PROPIEDADES MECANICAS DE LOS MATERIALES

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INTRODUCCION

LAS PROPIEDADES MECANICAS DE UN MATERIAL DETERMINAN SU COMPORTAMIENTO CUANDO SE LE SUJETA A ESFUERZOS MECANICOS.

SON IMPORTANTES PORQUE EL FUNCIONAMIENTO Y RENDIMIENTO DE UN PRODUCTO DEPENDEN DE SU CAPACIDAD DE RESISTIR LA DEFORMACION ANTE LOS ESFUERZOS A QUE SE LE SOMETE DURANTE SU USO.

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ESFUERZO MECANICOTIPOS DE ESFURZOS:

TENSIONUn elemento est sometido a un esfuerzo de traccin cuandosobre l actan fuerzas que tienden a estirarlo. Tensores.

COMPRESION

Un cuerpo se encuentra sometido a compresin si las fuerzasaplicadas tienden a aplastarlo o comprimirlo. Los pilares ycolumnas son ejemplo de elementos diseados para resistiresfuerzos de compresin.

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TIPOS DE ESFUERZOS

TORSIONUn cuerpo sufre esfuerzos de torsin cuando existen fuerzas quetienden a retorcerlo. Es el caso del esfuerzo que sufre una llave algirarla dentro de la cerradura.

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TIPOS DE ESFUERZOSCORTEEs el esfuerzo al que est sometida a una pieza cuando lasfuerzas aplicadas tienden a cortarla o desgarrarla. El ejemplo msclaro de cortadura lo representa la accin de cortar con unastijeras.

DOBLADOUn elemento es doblado o est sometido a flexin cuando actensobre l las cargas que tiendan a doblarlo. Vigas de unaestructura.

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DEFINICIN DE ESFUERZOEsfuerzo (stress): En ingeniera de los materiales significa la distribucin de una fuerza por unidad de rea en un cuerpo, el cual sufre deformacin para balancear las fuerzas.

Por ejemplo, en una barra a la cual se le aplica una fuerza, el esfuerzo se calculara dividiendo la fuerza aplicada entre el rea de seccin transversal. = F/A

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PRUEBA DE TENSIONPROCEDIMIENTO PARA ESTUDIAR LA RELACION ESFUERZO-DEFORMACIONESTIRAMIENTO DEL MATERIAL MEDIANTE LA APLICACIN DE FUERZAS CONTRARIAS

CURVAS ESFUERZO-DEFORMACIONESFUERZO-DEFORMACION DE INGENIERIAESFUERZO-DEFORMACION VERDADERA

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Prueba de tensin1) Inicio de la prueba sin carga, 2)estiramiento uniforme y reduccin del rea de la seccin transversal, 3) continuacin del estiramiento, se alcanza la carga mxima 4) formacin de un estrangulamiento, la carga empieza a disminuir 5) fractura 6) si los elementos se unen, se puede medir la longitud final.

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PRUEBA DE TENSIONESFUERZO DEFORMACION DE INGENIERIA

SE DEFINE EN RELACION CON EL AREA Y LONGITUD ORIGINALES DE LA MUESTRA

ESFUERZO DE INGENIERIA

e = F/Ao

Donde:e = esfuerzo de ingeniera (MPa = Lb/in = N/mm)F = fuerza aplicada durante la prueba (N = lb)Ao = rea original de la muestra (mm o in)

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PRUEBA DE TENSIONDEFORMACION DE INGENIERIA

e = (L Lo)/Lo

Donde:e = Deformacin de ingeniera (mm/mm = in/in)L = Longitud de cualquier punto durante el estiramiento (mm = in)Lo = Longitud original de la muestra (mm = in)

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PRUEBA DE TENSIONESFUERZO-DEFORMACIONMODOS DE COMPORTAMIENTO DEL MATERIAL ELASTICO. La relacin entre el esfuerzo y la deformacin es lineal en el rea elstica. Ley de Hookee = Ee Donde:

E = Mdulo de elasticidadE es una medida de la rigidez inherente del material. Es una constante de proporcionalidad cuyo valor es diferente para materiales distintos.

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Mdulo de elasticidad para algunos materiales

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Punto de deformacinEl punto de deformacin es una caracterstica de la resistencia del material, y por ello es frecuente hacer referencia a l como el lmite de deformacin (otros nombres que recibe son esfuerzo de deformacin y lmite elstico).

El punto de deformacin marca la transicin de la regin elstica hacia la regin plstica y el comienzo de la deformacin plstica del material. La relacin entre el esfuerzo y la deformacin ya no estar determinada por la ley de Hooke.

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Resistencia a la tensinLa carga F aplicada alcanza un valor mximo, y el esfuerzo de ingeniera calculado en ese punto se denomina resistencia a la tensin o resistencia final a la tensin del material. Se denota como TS, donde

TS = Fmx/Ao

TS= Resistencia a la tensin Fmx = Fuerza mximaAo= Area inicial

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Prueba de tensin de un metalGrfica Esfuerzo-deformacin de ingeniera

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Esfuerzo de fractura

Despus de la carga mxima, la carga comienza a declinar y es comn que el espcimen de prueba comience un proceso de elongacin localizada que se conoce como estrangulamiento.

En lugar de continuar la deformacin uniforme a todo lo largo de su longitud, comienza a concentrarse la deformacin en una seccin pequea del especimen. El rea de esa seccin se hace angosta (se estrangula) de manera significativa hasta que sobreviene la falla.

Esfuerzo de fractura: Es el esfuerzo calculado inmediatamente antes de la falla.

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EJERCICIOUNA PRUEBA DE TENSION UTILIZA UNA MUESTRA QUE TIENE UNA LONGITUD DE MEDICION DE 50 mm Y UN AREA DE 200 mm. DURANTE LA PRUEBA, EL ESPECIMEN SE VENCE BAJO UNA CARGA DE 98 000 N. LA LONGITUD DE MEDICION CORRESPONDIENTE ES DE 50.23 mm. LA CARGA MAXIMA DE 168 OOO N SE ALCANZA CON UNA LONGUITUD DE MEDICION DE 64.2 mm.DETERMINAR: EL ESFUERZO DE INGENIERIALA DEFORMACION DE INGENIERIAEL MODULO DE ELASTICIDADLA RESISTENCIA A LA TENSION

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Prueba de compresinUna prueba de compresin aplica una carga que comprime una muestra cilndrica colocada entre dos placas. Conforme se comprime, su altura se reduce y el rea de su seccin transversal se incrementa.

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PRUEBA DE COMPRESIONEn esta prueba tambin existe una parte elstica muy similar a la de la prueba de tensin y una parte plstica que es diferente a la de la prueba de tensin ya que durante la compresin se tienen esfuerzos de ingeniera ms grandes.

El esfuerzo de ingeniera por compresin se define como: e = F/Ao

La deformacin de ingeniera por compresin se define como:e = h - h0 h0e= signo negativoh = altura del espcimen en un momento particular de la prueba, mm (in) h0 = altura inicial, mm (in)

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Prueba de compresinLos esfuerzos de ingeniera calculados en una prueba de compresin son mayores debido al incremento de la fuerza aplicada, contribuyen a lo anterior:

1.Conforme el ejemplar de prueba se comprime, se incrementa la seccin transversal (no disminuye como en el caso de la tensin)y la carga se incrementa con mayor rapidez.

2. La friccin entre las superficies y las placas tiende a impedir que los extremos del cilindro se expandan, debido a esta friccin se tiene una fuerza aplicada ms grande.

Efecto barril.- Como consecuencia de la friccin entre las superficies el material cercano de la parte media del ejemplar de prueba s puede incrementar su rea mucho ms que los extremos, esto resulta en que la muestra adopte una forma caracterstica de barril .

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Prueba de compresinAl iniciar la prueba y despus de aplicar compresin (efecto de barril)

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