Mecnica de Materiales.

Materiales frgiles.

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Instituto Tecnolgico de La Paz

Departamento de Metal-Mecnica

Ingeniera Electromecnica

Trabajo realizado para la materia

Mecnica de Materiales

Materiales frgiles.

Alumno(s): Leonel Ojeda MrquezAlejandro Molina de la Toba

Docente:Ing. Juan Eduardo Manchado Martnez.

Fecha de entrega: 11 / 06 / 2015ndice1. Introduccin22. Contenido32.1. Ensayo a tensin32.2. Diagrama esfuerzo-deformacin42.3. Materiales frgiles42.4. Criterios adyacentes para materiales frgiles63. Conclusiones74. Bibliografa7

Introduccin.

El ensayo a tensin se emplea para obtener varias caractersticas y resistencias que son tiles en el diseo. El uso de los materiales en las obras de ingeniera hace necesario el conocimiento de las propiedades fsicas de aquellos, y para conocer estas propiedades es necesario llevar a cabo pruebas que permitan determinarlas.Todos los materiales metlicos tienen una combinacin de comportamiento elstico y plstico en mayor o menor proporcin. La intencin de los diagramas esfuerzo-deformacin es expresar este tipo de propiedades en una grfica legible la cual complemente el diseo de ingeniera. Los materiales frgiles son una vertiente originada de materiales de caractersticas especficas, denotadas por los diagramas esfuerzos esfuerzo-deformacin, la principal caracterstica de estos, es que no poseen una tasa de alargamiento significativa previo su punto de ruptura.

Contenido.2.1. Ensayo de tensin.

Figura 1: Mquina de ensayo de tensin.

Esto consiste en someter a una probeta normalizada realizada con el material de estudio a una carga axial de tensin creciente hasta que se produce la rotura de la probeta. Para ello se coloca la probeta en una mquina de ensayo, vista en la figura 1, consistente de dos mordazas, una fija y otra mvil. Se procede a medir la carga mientras se aplica el desplazamiento de la mordaza mvil.

Figura 2: Probeta normalizada.La probeta posee marcas de referencia iniciales (figura 2), con las cuales, al ser ejercida la carga axial en la misma por medio del ensayo de tensin, es notoria la deformacin ejercida en la misma debido al desplazamiento de dichas marcas. Conforme la carga aumenta, la distancia entre estas aumenta.El esfuerzo presentado es calculado dividiendo el valor de la carga aplicada sobre el rea de seccin transversal de la probeta, las cuales al estar normalizadas estn presentadas con la misma. Por otro lado, la deformacin unitaria es obtenida al dividir la deformacin sobre la longitud inicial de la probeta.

2.2. Diagrama esfuerzo-deformacin.La intencin del ensayo de tensin es la obtencin de un diagrama el cual represente el comportamiento del material en base a la relacin entre el esfuerzo y la deformacin del mismo. Este diagrama es llamado diagrama esfuerzo-deformacin. La razn por la cual no se relaciona la carga con la deformacin obtenida en un principio, es que en ese caso, depender de la dimensin del elemento bajo estudio.Segn las caractersticas presentadas en dicho diagrama, los materiales pueden clasificarse como:Dctiles.

Frgiles.

2.3. Materiales frgiles.

Figura 3: Vidrio, el ejemplo ms comn de un material frgil.Estos se caracterizan por el fenmeno de que la fractura ocurre sin un cambio notable previo de la tasa de alargamiento, As, para los materiales frgiles, no hay diferencia entre la resistencia ltima y la resistencia a la fractura. Adems, la deformacin unitaria al momento de la fractura es mucho menor para los materiales frgiles que para los materiales dctiles. Los materiales frgiles se caracterizan por el hecho de que cuando son sometidos a una prueba de tensin, fallan repentinamente por ruptura o fractura, sin cedencia, lo cual puede ser visto en la figura 3. Cuando un elemento estructural o componente de mquina hecho de material frgil est bajo tensin uniaxial, el valor del esfuerzo normal que lo hace fallar es igual a la resistencia ltima del material U, determinada de una prueba de tensin, puesto que ambos, la probeta de prueba de tensin y el elemento o componente bajo investigacin, estn en el mismo estado de esfuerzo.

Figura 3: Diagrama esfuerzo-deformacin para un material frgil tpico.

Algunos materiales frgiles son:Cermica.

Vidrio.

Hierro colado.

Piedra.

Porcelana

Hormign.

En la figura 4 se muestra un probeta de material frgil la cual super el punto de ruptura, en ella es posible observar que no hay estriccin alguna en ella y que la fractura ocurre a lo largo de una superficie perpendicular a la carga. Se concluye, a partir de esta observacin, que los esfuerzos normales son los principales responsables de la falla de los materiales frgiles.

Figura 4: Probeta de material frgil posterior a un ensayo a tensin.

2.4. Criterios adyacentes para materiales frgiles.

Criterio del mximo esfuerzo normal: De acuerdo con este criterio, un componente estructural dado falla cuando el esfuerzo normal mximo en el componente alcanza la resistencia ltima U obtenida de una prueba de tensin de una probeta del mismo material. As, el componente estructural ser seguro mientras los valores absolutos de los esfuerzos principales a y b sean ambos menores que U: | a | < U | b | < U

Criterio de Mohr: Este criterio, sugerido por el ingeniero alemn Otto Mohr, puede usarse para predecir el efecto de un estado dado de esfuerzo plano en un material frgil, cuando los resultados de varios tipos de pruebas estn disponibles para el material.

Conclusiones.Los materiales frgiles tienen las caractersticas de que el fenmeno de fractura ocurre sin un cambio notable en la tasa de alargamiento. Estos fallan repentinamente por ruptura o fractura, sin cedencia.En todo material frgil, los esfuerzos normales son los principales responsables de la falla del mismo, esto es posible observalo en alguna probeta u objeto de este tipo, el cual al ser sometido a esfuerzos los cuales superan el punto de ruptura tiene una superficie completamente perpendicular al eje del mismo, es decir, no hay estriccin.Bibliografa

Beer, F. P., Johnson, E. R., Mecnica de Materiales, Quinta edicin, McGraw-Hill, Mxico, D.F., 2009.