UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATOFACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y MECÁNICA

MODUMO : COMPUTACIÓN APLICADA

TEMA : PROPIEDADES MECÁNICA

ING. M. Sc. MIGEL ANGEL MORA

NOMBRE : WILLIAM JAIME MASAQUIZA C.SEMESTRE : DECIMO “ A “

FECHA : MAYO DEL 2013

AMBATO - ECUADOR

PROPIEDADES DE MECÁNICA

DEFINICIÓN

Las propiedades que tienen que ver con el comportamiento de los materiales bajo carga.

ANTECEDENTES DE MECÁNICA PRUEBAS DE MATERIALES TIPOS COMUNES DE PROPIEDADES MECÁNICAS ANÁLISIS DE FALLAS

ANTECEDENTES SOBRE LAS PRUEBAS MECÁNICAS DE MATERIALES

Objetivo: Determinación de materiales de respuesta a una aplicación de una fuerza.

Promedio Esfuerzo = Carga /Esfuerzo Área

Esfuerzo de tracción: tiende a tirar un miembro aparteTensión de compresión: tiende a aplastar a un cuerpoEsfuerzo cortante: tiende a escindir un miembroEsfuerzo de torsión: tiende a retorcer un miembroEsfuerzo a la flexión: tiende a desviar un miembro

Un miembro de carga se deformará (cambio de forma).Deformación = cambio en la longitud Longitud = Deformación / de miembro

Máquina de prueba universal (UTM).UTM se utiliza para medir la respuesta del material a las 3 principales de formas de estrés (tensión, compresión, esfuerzo cortante).

Esfuerzo / Diagrama deformación

Load / (Área tensionado original) EsfuerzoDeformación Tensión / (Original longitud) DeformaciónDiagrama Dependiente Geometría Diagrama Independiente GeometríaElasticidad: capacidad del material para volver a su forma original al descargarlos.Plasticidad: capacidad del material para pasar por debajo de la deformación permanente sin fractura.

Los tipos comunes de propiedades mecánicas

Propiedades derivadas de la tensión / Diag Esfuerzo. Resistencia al ImpactoDureza Fatiga fluencia Ruptura por Esfuerzo

Propiedades derivadas de la tensión / Diag Esfuerzo

Fuerza La rigidez La ductilidad Módulo de Resiliencia Módulo de Dureza

a. La carga de ruptura.

Resistencia a la tensión máxima de un material contra el cambio en la forma, y es igual a Max. carga / Área Destacó Original

Resistencia a la tracción Aleaciones Metálicas, (acero)materiales compuestos FRP

Resistencia a la compresión (fundiciones, Polímeros TS, Cerámica)Resistencia al corte (aleaciones metálicas, materiales compuestos)Resistencia al cizallamiento = 40% de la Resistencia a la tracciónFuerza Específica = Resistencia a la tracción / densidad

b. Rendimiento Point Esfuerzo / Límite elástico

Punto de fluencia

PUNTO DE FLUENCIA RENDIMIENTO es la tensión que corresponde al punto de deformación plástica comenzando. Este punto en el estrés algunos materiales '/ diagramas de deformación está indicado por una pequeña región plana (cambio en la deformación w carga constante) como se muestra en la figura. El esfuerzo admisible (seguro) en el diseño mecánico debe estar muy por debajo de este punto.Sin embargo, en la mayor parte de la tensión de los materiales / diagramas de tensión, este punto no es fácil de localizar. Este punto se determina a través de método de compensación (el punto de la curva y una línea trazada desde el punto 0,2%, 0 en paralelo a la pendiente e intersección), y el estrés asociado se llama resistencia a la deformación, como se muestra en la figura.

RigidezEs la resistencia del material debido la

deformación elástica, y se determina por el módulo de elasticidad del material (E) o Modulo de Young.

Módulo.Módulo de elasticidad del material se mide por la pendiente de la parte lineal de la curva, como se muestra en la figura.Cuanto mayor sea la pendiente (o E), el más rígido el material.Cerámica, aleaciones metálicas, composiciones tienen una alta rigidezLa rigidez específica = Módulo de tracción / Densidad

Ductilidad Es una medida de la propiedad de plasticidad de un material, y se calcula por una de las siguientes 3 fórmulas :

Porcentaje Ductilidad = Esfuerzo @ Fractura x 100Porcentaje Alargamiento = cambio en la longitud / Longitud Original

Porcentaje Rojo. en el Área = Cambio en el Área / Área OriginalAleaciones forjadas son dúctiles y polímeros tienen una alta ductilidad.Cerámica y aleaciones de fundición son frágiles y tienen poca o 0% ductilidad. La selección del material para los procesos de fabricación, tales como doblado en frío, dibujo, y la extrusión se debe basar en esta propiedad (es decir, 30% -50% ductilidad).

Módulo de ResistenciaLa cantidad máxima de energía elástica por

unidad de volumen que un material puede absorber, a baja velocidad de deformación, y se mide por el área bajo la parte lineal de la curva tensión / deformación, como se muestra en la figura.Material Selección de materiales para componentes como ballesta, muelle de reloj, hojas de cuchillos, palos de golf ejes, parte de la máquina en caso de colisión a baja velocidad, etc. se debe basar en esta propiedad.Resiliencia propiedad es inversamente proporcional al módulo de elasticidad, menor es el módulo de la más resistente del material.Esta propiedad está directamente es directamente proporcional a la resistencia a la fluencia del material.

DurezaLa cantidad máxima de la energía de plástico

por unidad de volumen que un material puede absorber, a baja tasa, velocidad de deformación, para producir la fractura y se mide por el área total bajo la curva de tensión / deformación, como se muestra en la figura.La tenacidad es también una medida relativa de la capacidad de absorción de energía de los materiales bajo una carga de impacto (fuerza de alta velocidad), ya que en el ensayo de impacto se refiere a la fuerza absorbida como energía para.Resistencia al impacto.Ductilidades Materiales (como la mayoría de los metales y polímeros) tienen una buena tenacidad y resistencia al impacto. Los materiales frágiles como la cerámica y aleaciones de fundición tienen resistencia despreciable.

El probador de impacto (es decir, tipo péndulo) utiliza cualquiera de los dos probetas entalladas estándar, la Charpy ( horizontal I - biga) o el espécimen (viga en

voladizo vertical) Izod para medir la energía requerida (ft.lb) para fracturar la muestra .

Temperatura de transición o temporales ductilidad nula. (NDT), es un tiempo. En virtud del cual, el material dúctil se vuelve frágil. Bajo esta temperatura, la dureza disminuye. En la selección de materiales para una aplicación de baja temperatura, para evitar la caída dureza, la temperatura de transición. del material seleccionado

debe ser inferior a la temperatura de aplicación.

Estudio de caso de la selección de material:Dos materiales están disponibles de la siguiente manera:a. acero de bajo carbonob. De aluminio de la misma resistencia a la fluencia como el acero,Seleccione un tipo de material para un auto de choque para las siguientes aplicaciones: I) Para choques Car es permanecer intacto después de un impacto de baja velocidadII) Una mejor protección de la tripulación en caso de colisión de alta velocidad . Aplicación I Aplicación II1. La absorción de la energía elástica 1. Absorción de Energía de plástico2. Módulo de Resistencia 2. Módulo de Dureza3. Seleccione el que w mayor MoR 3. Seleccione la M.oT una w superior4. Seleccione el E un w inferior 4. Seleccione el mayor% w e15. Seleccione aluminio (EST = 3 EA1) 5. Seleccionar acero (St e1 = 3% A1% e1)

• La dureza de la superficie sirve como un factor en la selección de un material para aplicaciones de contacto deslizante, tales como engranajes, frenos y embragues, rodamientos de bolas / rodillos, etc.• Esta propiedad se especifica en los planos de ingeniería para fines de tratamiento fabricación o calor.• Aleaciones metálicas tienen buena dureza, aleaciones de fundición y cerámica son materiales muy duros.• El tipo más común de medida (destructiva) se basa en la calibración ya sea la profundidad (Rockwell, Desplazamiento superficial) o el diámetro (Brinell, Vickers, Knoop) de impresión de la izquierda de obligar a un penetrador en la superficie del material. Otras medidas (no destructiva) son dependientes de la frecuencia natural (ondas acústicas), la altura de la propiedad de rebote (Borde) de material.• Dureza número de especificación : H XXX X XXXX =Dureza # H = Código X = Método X = maquina escala

Penetrador Carga AplicaciónDiamante 1 g 2000 g Micro dureza del acero suave para la cerámica Bola 500 y 3.000 Kg Aceros y metales blandos a 40 HRC Bola 100 kg Acero suave y metales no ferrosos Bola 15, 30 y 45 kg Metales blandos finosDiamante 15, 30 y 45 kg Duros chapas delgadas (roca bien superficial)Diamante 50 kg Carburos cementados (Rock también)Bola 10 kg Polímeros kg (Rock también )Resorte de la aguja Elastómeros (orilla)Diamante 150 kg Metales endurecidos (grosor) de Rockwell

Ejemplo

1. 50-60 HRC medios: un valor de dureza de 50 a 60 utilizando la escala Rockwell C

2. 85 HR 15 T máx medios max: un valor de dureza máxima de 85 utilizando la escala Rockwell Superficial 15

3. 185-240 1kgf medios HV medios: un valor de dureza de 185 a 240 con el probador de dureza Vickers y una carga de prueba de 1 kilogramo – fuerza

4. 500200gF HK min. medios: Significa: un valor de dureza mínima de 500 usan carga de prueba de 200 gramos - fuerza.Figura 2-18 Especificación de números de dureza de los metales.

FatigaMateriales fracaso debido a una tensión alterna

repetida (muy por debajo de la resistencia a la fluencia) se denomina fallo por fatiga. CargarTiempo

Fallo por fatiga se producen después de una serie de ciclos (vida) de las tensiones.* Resistencia a la fatiga es un factor importante en el proceso de selección de materiales para aplicaciones de carga cíclicos.

Un eje de rotación bajo una carga transversal se utiliza para determinar la capacidad de un material para resistir tensiones cíclicas. Un punto de la superficie pasa a través de una inversión completa de la tensión de la tensión a la compresión con cada rotación. La fuerza (S) y el número de ciclos (N) en las que el componente no se registran. S y N son compilados para diferentes condiciones de carga, y se utilizan para la construcción de la fatiga diag SN.

Límite de resistencia es una resistencia a la fatiga en las que el componente tiene vida indefinida, como se muestra en la figura

Resistencia a la fatiga de los metales de ingeniería son aproximadamente el 50% de su resistencia a la tracción, la cerámica no se utilizan en la carga cíclica, materiales poliméricos y materiales compuestos son muy sujeto a la fatiga.

Desplazamiento Es un proceso lento de la deformación plástica que tiene lugar cuando un material se somete a una condición constante de carga (tensión) por debajo de su límite elástico para una cierta cantidad de tiempo.* La mayoría de los metales sólo se arrastran cuando está estresado a una temperatura elevada (0,5 de su temperatura de fusión absoluta).* Fluencia puede ser un factor de selección importante con metales de baja temperatura de fusión y polímeros.* El ensayo de fluencia se lleva a cabo simplemente sometiendo una muestra del tipo de tracción a una tensión constante mientras se encuentra en una cámara climatizada. La cepa se mide en el tiempo transcurrido.* El desplazamiento se produce en 3 pasos; decreciente, en estado estacionario, y el aumento de las tasas, valores como se muestra en la figura.

* Resistencia a la fluencia es la tensión requerida para causar una tasa media especificada de fluencia a una temperatura dada. Dos más - coma – usan

velocidades de fluencia utilizados son 1% e1/10, 000hr , y 1% e1/100,000hr

•

                                                                                                                                  Resistencia a la fluencia (psi)

                                                                                                                                                         1200 º F__                                                                                                                         800 º F_ Esfuerzo Esfuerzo de %                                                                                                                                                                                                                    

Elongación % 10,000 Hr

70 º C Elongación Elongación por per                           Elongación % 100,000Hr

0,20 por ciento de acero de carbono 62.000 35.100 2000,50 por ciento de molibdeno 64 000 39 000 5000,08 por ciento a 20 por ciento de acero de carbono1,00 por ciento de cromo 75000 40,000 1,5000,60 por ciento de molibdeno0,20 por ciento de acero C304Acero inoxidable 85,0000 28,000 7,000          19 por ciento de cromo            9 por ciento de níquel

Rotura Esfuerzo

Similares a la fluencia de prueba que determina la tensión a la que una parte fallará bajo una carga constante a temperatura elevada, sin embargo, es diferente en dos formas; 1) las variables controladas son la tensión y la temperatura, y 2) la variable medida es la. tiempo requerido para el fracaso.Esta prueba tiene la ventaja de tener menos tiempo para realizar la prueba.

* Ensayo de ruptura por estrés es importante para metales o de materiales cerámicos destinados a un servicio de alta temperatura. Esta prueba no se realiza normalmente en polímeros.

Análisis de FallasAnálisis de FallasConcentración EsfuerzosSi un miembro con carga contiene una ranura, agujero, cualquier irregularidad en la geometría, la tensión inducida en el elemento en el área de la muesca se ampliará por un factor de concentración de esfuerzos:S máx. = Kf • SCuando,Kf es el factor de concentración de esfuerzos, y aparece en las tablas de diferentes irregularidades en la geometría bajo diferentes condiciones de carga (es decir, la tensión, flexión, torsión) S es la tensión en el miembro sin ninguna irregularidad en la geometría (es decir, = carga / región)S máx. es la tensión local en la región de una concentración de tensión.

GRACÍAS POR SU ATENCIÓN