ciencia e ingenieria de los materiales (ing. mecatrónica)
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CIENCIA E INGENIERIA DE LOS MATERIALES (ing. mecatrónica)
Competencia 2
Descripción de la competencia: Reconocer y demostrar las propiedades físicas, Mecánicas,eléctricas, químicas, térmicas, magnéticas y reológicas de los materiales.
PROPIEDADES MECÁNICASLos materiales tienen diferentes propiedadesmecánicas, las cuales están relacionadas con lasfuerzas exteriores que se ejercen sobre ellos. Laspropiedades mecánicas de los materiales son:Elasticidad, plasticidad, maleabilidad, ductilidad,dureza, tenacidad y fragilidad.
PRUEBA DE TENSIÓN
a) S= 𝝈 =𝑭
𝑨
Donde:𝜎 es el esfuerzo o resistencia a la tensión (Pa o Psi).F es la fuerza aplicada al material (N o Lb).A es el área inicial de la sección transversal de la pieza o probeta (m2 o plg2).
b) Deformación unitaria
e = ΔL/Lo
Donde:
ΔL es el incremento con respecto a la (Lf – Lo) en m o plg.
Lo es la longitud inicial del material o probeta.
c) Modulo de elasticidad o modulo de Young
E = S/e
Donde:
S = 𝜎 es el esfuerzo o resistencia a la tensión (Pa o Psi).
e = es la deformación unitaria y es adimensional.
d) Porcentaje de elongación.
% Elongación = ((Lf – Lo)/Lo) x 100
Lf es la longitud final después de la fractura (m o plg).
Lo es la longitud inicial del material antes de aplicar carga (m o plg).
e) Porcentaje de reducción de área.
% RA = ((Ao – Af)/Ao)x100 (m2 o plg2)
f) El esfuerzo ingenieril en la fractura.
S=σ = Ffractura/Ao (Pa o Psi)
g) El esfuerzo real en la fractura.
S=σ = Ffractura/Af (Pa o Psi)
h) Modulo de resilencia.
Er = (σ en la parte elástica x e en la parte elástica )/2 (Pa o Psi)
Solución
Para los incisos a, b se utiliza n los datos obtenidos aplicando las formulas 6-6 y 6-7, para cada una de las cargas e incrementos de longitudPara los demás incisos utilizar:c) Modulo de elasticidad E= delta esfuerzo/delta deformación en algún punto de la recta de elasticidadd) % elongación = ((Lf-Lo)/Lo) x 100e) % de Reducción de Área= ((Ao – Af)/Ao) x 100f) El esfuerzo ingenieril en la fractura = F fractura/Aog) Modulo de resilencia Er=bxh/2 = Área de triangulo rectángulo de los puntos máximos de la parte elástica que forman al triangulo rectángulo con respecto a los ejes x, y (esfuerzo y deformación).h) El esfuerzo real en la fractura = F fractura/Af Donde:Ao = Área inicial, Af= Área final, Lo=Longitud inicial, Lf= Longitud final
Razón de Poissonv = e Lateral / e Longitudinal (es adimensional)
Donde:
e Lateral. Es la deformación lateral debido a las cargas de tensión o compresión aplicadas a una probeta o espécimen. (es adimensional)
Ejemplo de e Lateral = ΔD/Do ΔD Es el incremento del diámetro
Do Es el diámetro inicial
e Longitudinal. Es la deformación longitudinal debido a las cargas de tensión o compresión aplicadas a una probeta o espécimen. (es adimensional)
e Longitudinal = ΔL/Lo ΔL Es el incremento de longitudinal
Lo Es la longitud inicial
FLEXIÓNEn ingeniería se denomina flexión al tipo de deformación que presenta unelemento estructural alargado en una dirección perpendicular a su ejelongitudinal. El término "alargado" se aplica cuando una dimensión esdominante frente a las otras. Un caso típico son las vigas, las que estándiseñadas para trabajar, principalmente, por flexión. Igualmente, elconcepto de flexión se extiende a elementos estructurales superficialescomo placas o láminas.
F >>>>>
F >>>>>
Ejemplo 1
Realizar problema 6-40 del libro de D. Askeland sexta edición. Ciencia e Ingeniería de Materiales
Ejemplo 1Determinar el diámetro de impresión de un material
polimérico que tiene una dureza Brinell de 12 HB, quese le aplica una fuerza de 10 Kg y el diámetro delindentador (penetrador) es de 2.5 mm.
Sol. Aplicando
Ecuación 6-22
por lo tanto Di =
Referencias
1.- D. Askeland. Ciencia e ingeniería de los materiales. Sexta edición.
2.- Imágenes de internet. (imágenes de google)