Propiedades-de-los-materiales.docx

Soryendery: 1)ESFUERZO: Se define como la fuerza por unidad de área que aparece internamente en un material debido a una carga externa. Esfuerzo = Fuerza /Área ESFUERZO NORMAL (σ): Se define como la fuerza por unidad de área que soporta internamente un material, donde la fuerza es perpendicular a la cara del análisis, por lo tanto, el esfuerzo normal es perpendicular a la cara del análisis: σ=P/A (esfuerzo normal= fuerza axial/área de la sección) Con la ecuación anterior se obtiene el valor medio, para determinar en un punto específico, se debe dividir el diferencial de fuerza entre el diferencial de área: σ=dP/dA 2) DEFORMACIÓN: Es cualesquier cambio de dimensión o de forma que sufre un material debido al as fuerzas que actúan sobre este. El esfuerzo normal se acompaña de una deformación axial. La deformación es el cambio en el tamaño o forma de un cuerpo debido a esfuerzos internos producidos por una o más fuerzas aplicadas sobre el mismo o a la ocurrencia de dilatación térmica.. DEFORMACIÓN AXIAL: Es el cambio de longitud que sufre un cuerpo debido a una carga axial, también se le conoce como deformación Total, y se representa por δ (delta). Si la fuerza axial es de tensión la deformación axial representa un alargamiento, si la fuerza axial es de compresión representa un acortamiento. 3)deformacion unitaria inglés: strain. (Resistencia de materiales). Es la deformación por unidad de longitud de un material sometido a una carga. No tiene unidades. Cuando una barra recta se somete a una carga de tensión, la barra se alarga. El grado de alargamiento recibe el nombre de deformación y se define como, el alargamiento producido por unidad de longitud original de la barra. Se acostumbra a usar el termino "deformación" (strain) - sin ningún calificativo- para designar la magnitud así definida, aunque a veces se especifica llamándola "deformación unitaria". El alargamiento total se llama "deformacion total". aplicando esta nomenclatura, la deformacion es :

Eta = delta / L Donde: Eta= deformacion unitaria Delta = deformación total de una barra de longitud original L = longitud de la barra. 4)El ensayo de tracción de un material consiste en someter a una probetanormalizada a un esfuerzo axial de tracción creciente hasta que se produce la rotura de la misma. Este ensayo mide la resistencia de un

material a una fuerza estática o aplicada lentamente. Las velocidades de deformación en un ensayo de tensión suelen ser muy pequeñas (ε = 10–4 a 10–2 s–1).

Gilbergilia: 5)Diagrama esfuerzo-deformación unitaria. Formula: ε = δ/L Punto de fluencia (c): El análisis de las deformaciones se relaciona con los cambios en la forma de la estructura que generan las cargas aplicadas. - Dureza al rayado - Dureza a la penetración - Dureza al impacto o capacidad de rebote - Dureza al desgaste 

En forma relativa, comparando la dureza del mineral estudiado con otros de dureza conocida.

Esfuerzo de Rotura (e): Se puede medir de 2 maneras Medición dureza al impacto Formula : σ = P/A La dureza no es exactamente una propiedad del material, sino que depende de otras propiedades como la elasticidad, la plasticidad y la cohesión. Esfuerzo DUREZA MOHS: Su uso es habitual para determinar la dureza de minerales y rocas. Se determina si un cuerpo es rayado o no por otro más duro según las siguiente escala: 1-Talco 2-Yeso 3-Calcita 4-Fluorita 5-Apatita 6Feldespato 7-Cuarzo 8-Topacio 9-Corindón y 10-Diamante 

Cualidad de duro: una madera de gran dureza; trataba a sus hijos con dureza.

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Grado de resistencia que opone un mineral a ser rayado: la dureza del talco es muy baja.



Capa de piel dura que se forma en algunas partes de un cuerpo humano o animal, generalmente a causa de un roce continuado: desde que juego al tenis, me han salido unas durezas en la mano con la que cojo la raqueta 6)La fluencia o cedencia es la deformación irrecuperable de la probeta, a partir de la cual solo se recuperará la parte de su deformación correspondiente a la deformación elástica, quedando una deformación irreversible. Este fenómeno se sitúa justo encima del límite elástico, y se produce un alargamiento muy rápido sin que varíe la tensión aplicada. Mediante el ensayo de tracción se mide esta deformación característica que no todos los materiales experimentan.

El fenómeno de fluencia se da cuando las impurezas o los elementos de aleación bloquean las dislocaciones de la red cristalina impidiendo su deslizamiento, proceso mediante el cual el material se deforma plásticamente. Alcanzado el límite de fluencia se llegan a liberar las dislocaciones, produciéndose una brusca deformación. La defomación en este caso también se distribuye uniformemente a lo largo de la probeta, pero concentrándose en las zonas en las que se ha logrado liberar las dislocaciones (bandas de Lüders). No todos los materiales presentan este fenómeno, en cuyo caso la transición entre la deformación elástica y plástica del material no se aprecia de forma clara. Se aprecia gráficamente en la curva tensión-deformación obtenida tras el ensayo de tracción: el periodo de fluencia se sitúa en el 2. 7.8)El ensayo de tracción es un ensayo en el que se somete a tracción a una probeta normalizada de un material hasta que se alcanza la rotura. La probeta suele ser cilíndrica con ensanchamientos en sus extremos para su fijación a las mordazas de la máquina. La máquina empleada para el ensayo de tracción es una máquina universal de ensayos que aplica un esfuerzo sobre la probeta para alargarla y mide el alargamiento producido y el esfuerzo aplicado. A partir de dichas medidas de fuerza y alargamiento y de las dimensiones de la probeta (sección y longitud inicial) se obtiene una gráfica durante el ensayo que representa la tensión σ (Fuerza aplicada / sección de la probeta) frente a la deformación longitudinal unitaria de la probeta ε (alargamiento / longitud inicial). En la figura se muestran ejemplos de dos curvas correspondientes al ensayo de tracción de un material frágil y uno dúctil.

La curva obtenida tiene los siguientes puntos característicos:  Y: Límite de fluencia (punto que marca el fin de la zona de comportamiento elástico, en el que la deformación permanente alcanza el 0.2 %)  U: Límite de resistencia última (máxima tensión que resiste el material antes de romper)  F: Límite de rotura (punto en el que rompe el material) Las tensiones correspondientes a los puntos de fluencia y rotura, respectivamente, se denominan límite de fluencia (Sy) y límite de rotura (Su).

En los materiales frágiles los puntos U y F coinciden en la práctica en un mismo punto.

Said: 9)El diagrama real solo se construye a partir del limite inicial de fluencia puesto que hasta él la reduccion de seccion es casi nula. Para aquellos materiales que admiten poca deformacion la diferencia entre sus diagramas (real y convencional) es menor. Image by Tom Mooring Esto sirve en metales fragiles, en cambio en metales ductiles es necesario aumentar la tension en el sentido de la carga. Como el diagrama esta referido a los alargamientos convencionales podemos calcular la tension real en fundion de estos Sabemos que: En los aceros al carbono se puede obtener una gran variedad de graficos en donde se pone en manifiesto que al aumentar el porcentaje de carbono aumenta la resistencia, pero disminuye el alargamiento. Modulo de Young: representada resisencia elástica de los metales o aleaciones Diagrama real de tensiones Diagramas Convencionales y reales P/So corresponde a la tension convencional: No se mantiene constante la seccion, ni la longitud. Entonces se considera su variacion en cada instante. Reemplazamos: Diagrama convencional Al superponerce los periodos iniciales nos indica que tienen practicamnte el mismo modulo de elasticidad (E) Modulo de elasticidad longitudinal En un diagrama convencional se refiere a las tenciones y deformaciones unitarias a valores de sección y longitud constantes. Para un punto b del diagrama convencional En el diagrama convencional no se tiene en cuenta la disminucion de la seccion. Entonces para obtener el diagrama de tensiones reales se emplea un procedimiento grafico-analitico que se basa en que la deformacion plastica hasta la carga maxima se produce a volumen constante. Diagramas obtenidos para distintos metales A medida que aumenta la resistencia desaparece el peridodo de fluencia. La comparacion de los diagramas fue posible gracias a que fueron tomados a temperatura ambiente y sometidos a iguales incrementos de cargas en el tiempo, debido a que el aumento de la velocidad de ensayo produce una elevacion del limite elastico y una disminucion en la deformacion. Variables: ○ Carga

○ Alargamiento Los diagramas varin de acuerdo con las distintas propiedades de los materiales, por ejemplo:  

Ductiles: rompen con mucha deformacion. Fragiles: al alcanzar la carga maxima rompe sin entrar en el periodo de estriccion.

Al estudiar extensómetros veremos que existen los registradores electrónicos, que en cuyo caso el modulo es igual a la tangente del angulo que forma la recta inicial con el eje de las absisas. Reemplazamos: El modulo dependera de la red cristalina del metal. Sin embargo, puede disminuir ligeramente por tratamientos o deformacion en frio, que alteren el estado interno de tensión. 10)Alteración del diagrama de esfuerzo deformación Diagrama esfuerzo-deformación La curva usual Esfuerzo - Deformación (llamada también convencional, tecnológica, de ingeniería o nominal), expresa tanto el esfuerzo como la deformaciónen términos de las dimensiones originales de la probeta, un procedimiento muy útil cuando se está interesado en determinar los datos de resistencia y ductilidad para propósito de diseño en ingeniería. Para conocer las propiedades de los materiales, se efectúan ensayos para medir su comportamiento en distintas situaciones. 11) El módulo de Young o módulo de elasticidad longitudinal es un parámetro que caracteriza el comportamiento de un material elástico, según la dirección en la que se aplica una fuerza. Este comportamiento fue observado y estudiado por el científico inglés del siglo XIX Thomas Young, aunque el concepto fue desarrollado en 1727 por Leonhard Euler, y los primeros experimentos que utilizaron el concepto de módulo de Young en su forma actual fueron hechos por el científico italiano Giordano Riccati en 1782, 25 años antes del trabajo de Young.1 El término módulo es el diminutivo del término latino modus que significa “medida". Para un material elástico lineal e isótropo, el módulo de Young tiene el mismo valor para una tracción que para una compresión, siendo una constante independiente del esfuerzo siempre que no exceda de un valor máximo denominado límite elástico, y es siempre mayor que cero: si se tracciona una barra, aumenta de longitud. Tanto el módulo de Young como el límite elástico son distintos para los diversos materiales. El módulo de elasticidad es una constante elásticaque, al igual que el límite elástico, puede encontrarse empíricamente mediante ensayo de tracción del material. Además de este módulo de elasticidad longitudinal, puede definirse el módulo de elasticidad transversal de un material. 12) La fragilidad es la capacidad de un material de fracturarse debido a su escasa o nula deformación permanente. Por el contrario, los materiales dúctiles o tenaces se rompen tras sufrir acusadas deformaciones, generalmente de tipo plásticas. La fragilidad es lo contrario de la tenacidad y tiene la peculiaridad de absorber relativamente poca energía, a diferencia de la rotura dúctil. La fragilidad de un material además se relaciona con la velocidad de propagación o crecimiento de grietas a través de su seno. Esto significa un alto riesgo de fractura súbita de los materiales con estas características una vez sometidos a esfuerzos.1 Por el contrario los materiales tenaces son aquellos que son capaces de frenar el avance de grietas.

Pedro: 13) El coeficiente de Poisson (denotado mediante la letra griega ) es una constante elástica que proporciona una medida del estrechamiento de sección de un prisma de material elástico lineal e isótropo cuando se estira longitudinalmente y se adelgaza en las direcciones perpendiculares a la de estiramiento. El nombre de dicho coeficiente se le dio en honor al físico francés Simeon Poisson. Si se toma un prisma

mecánico fabricado en el material cuyo coeficiente de Poisson pretendemos medir y se somete este prisma a una fuerza de compresión aplicada sobre sus bases superior e inferior, el coeficiente de Poisson se puede medir como: la razón entre el acortamiento de una longitud situada en un plano perpendicular a la dirección de la carga aplicada, dividido en el alargamiento longitudinal producido. 14) esfuerzo de trabajo: Unidad de esfuerzo máximo permitida para el cálculo de un elemento estructural, supeditada a la carga de trabajo; las normas de edificación señalan las fatigas admisibles de los diferentes materiales de construcción basados en ensayos de laboratorio. También llamado fatiga admisible, fatiga de trabajo. 15) El coeficiente de seguridad (también conocido como factor de seguridad) es el cociente entre el valor calculado de la capacidad máxima de un sistema y el valor del requerimiento esperado real a que se verá sometido. Por este motivo es un número mayor que uno, que indica la capacidad en exceso que tiene el sistema por sobre sus requerimientos. En este sentido, en ingeniería, arquitectura y otras ciencias aplicadas, es común, y en algunos casos imprescindible, que los cálculos de dimensionado de elementos o componentes de maquinaria, estructuras constructivas, instalaciones o dispositivos en general, incluyan un coeficiente de seguridad que garantice que bajo desviaciones aleatorias de los requerimientos previstos, exista un margen extra de prestaciones por encima de las mínimas estrictamente necesarias. 16) definición de falla: *Falla por Deformación Resistencia a la tracción (UTS), a menudo abreviado como resistencia a la tracción (TS) o resistencia a la rotura, es el máximo esfuerzo que un material puede soportar, mientras se estira o se tira antes de caricias , que es cuando la muestra de la sección transversal comienza a contrato de manera significativa. Resistencia a la tracción es lo contrario de resistencia a la compresión y los valores pueden ser muy diferentes. La UTS se encuentra generalmente mediante la realización de un ensayo de tracción y el registro de la tensión frente a la tensión , el punto más alto de la curva tensión-deformación es la UTS. Se trata de una propiedad intensiva , por lo que su valor no depende del tamaño de la muestra. Sin embargo, depende de otros factores, tales como la preparación de la muestra, la presencia o no de defectos en la superficie, y la temperatura del entorno de prueba y materiales. Resistencia a la tracción rara vez se utilizan en el diseño de dúctil miembros, pero que son importantes para los miembros frágiles. Se tabulan para los materiales comunes, como las aleaciones , materiales compuestos , cerámica , plásticos y madera . *LA FATIGA La fatiga es un proceso de degeneración de un material sometido a cargas cíclicas de valores por debajo de aquellos que serían capaces de provocar su rotura mediante tracción. Durante dicho proceso se genera una grieta que, si se dan las condiciones adecuadas crecerá hasta producir la rotura de la pieza al aplicar un número de ciclos suficientes. El número de ciclos necesarios dependerá de varios factores como la carga aplicada, presencia de entallas… Si bien no se ha encontrado una respuesta que explique totalmente la fatiga se puede aceptar que la fractura por fatiga se debe a deformaciones plásticas de la estructura de forma similar a como ocurre en deformaciones monodireccionales producidas por cargas estáticas, con la diferencia fundamental de que bajo cargas cíclicas se generan deformaciones residuales en algunos cristales. *El creep suele considerarse uno de los modos de falla del material y generalmente se define como la tendencia de un material sólido de deformarse de forma permanente bajo la influencia de la presión. Suele ser el resultado de exposición prolongada a altos niveles de presión que se encuentran por debajo de la fuerza límite del material. La tasa de creep es una función de las propiedades de materiales, tiempo de exposición, temperatura de exposición y la carga aplicada. Según la magnitud de la carga y la duración, la deformación puede hacerse tan grande que el componente ya no puede realizar sus funciones. Por ejemplo, el comportamiento del creep en

un aspa de turbina causará que el aspa entre en contacto con la carcasa, lo que tendrá como resultado una falla en el aspa. Las propiedades de creep son una preocupación para los ingenieros y metalúrgicos cuando evalúan los componentes que funcionan bajo altas presiones y temperaturas. El creep es un mecanismo de deformación que puede iniciar un modo de falla. En algunos casos, como el creep en concreto, este puede aliviar la tensión de tracción que puede llevar a una grieta. En materiales biológicos, el creep suele caracterizarse para comprender cómo ciertos tejidos responden a la carga biomecánica en actividades normales y relacionadas con el deporte. La respuesta de creep también puede ocurrir en polímeros y metales que se consideren materiales viscoelásticos. Cuando un material polimérico se somete a una fuerza abrupta, la respuesta puede modelarse utilizando el modelo de Kelvin-Voigt. En este modelo, el material está representado por un resorte hookeano y un amortiguador newtoniano en paralelo. Consulte la página sobre relajación del esfuerzo para consultar más debates. Los instrumentos de prueba ElectroForce® de TA ElectroForce® se utilizan para estudiar una variedad de comportamiento de creep para los materiales diseñados y una variedad de especímenes biológicos. Póngase en contacto con nosotros para hablar sobre su aplicación en particular. *carga de impacto: Efecto dinámico que sobre una estructura, móvil o estática, tiene una carga aplicada de corta duración debido a su movimiento. También llamada carga móvil. Efecto dinámico que sobre una estructura, móvil o estática, tiene una carga aplicada de corta duración debido a su movimiento. También llamada carga de impacto. Factor por el que se multiplica el efecto de una carga estática para que se asemeje al producido por la misma carga aplicada de forma dinámica.