propiedades mecanicas de los materiales 3333
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PROPIEDADES MECÁNICAS
DE LOSMATERIALESINTEGRANTES:
BARZOLA ROJAS Sandy MabelCCENTE ORDOÑEZ ElizabethCHACÓN QUINTO Charles LemanÑAÑA ALVAREZ Claudette MargaritaQUISPE CRISTOBAL Lized Leonor
PROPIEDADES MECÁNICAS
DE LOSMATERIALES Describe la forma como un material soporta y
se comporta frente afuerzas aplicadas.
DEPENDEN DE:
• Estructura que presente el material.
• Proceso o procesos que haya sufrido.
• La composición química.
A). Comportamiento de materiales bajo esfuerzo
normalEnsayo
de Compresi
ón
Es un ensayo técnico que sirve para determinar la resistencia de un material o su deformación ante un esfuerzo de compresión.
Capacidad para
soportar esfuerzos aplicados
sin romperse.
¿?
A.1). Ensayo de tracción
Ensayo de
Tracción
Consiste en someter una pieza de forma cilíndrica o prismática de dimensiones normalizadas (estándar) a un esfuerzo de tracción continuo (tendencia a estirar el material).
Resistencia a la
compresión. ≥
Resistencia a la
tracción.
ESFUERZO - DEFORMACIÓN
A.2). Tipos de comportamiento
ElásticoInelástico
Cuando un cuerpo se somete a una carga, se produce una deformación del material. Si el material vuelve a sus dimensiones originales cuando la fuerza cesa se dice que el material ha sufrido una DEFORMACIÓN ELÁSTICA, caso contrario se dirá que sufrió una DEFORMACIÓN INELÁSTICA.
DúctilFrágil
A.2). Tipos de comportamientoMateriales que bajo la acción de una fuerza, pueden deformarse sosteniblemente sin romperse, a estos se les denomina materiales dúctiles, si estos materiales llegan a la ruptura se denominan materiales frágiles.
A.2). Tipos de comportamiento
Tenacidad
Resiliencia
Es la energía de deformación que puede ser recuperada de un cuerpo deformado cuando cesa el esfuerzo que causa la deformación. Por otro lado la tenacidad es la energía total que absorbe un material antes de alcanzar la rotura, por acumulación de dislocaciones.
Punto de roturaLímite de
proporcionalidad
FatigaFenómeno por el cual la rotura de los materiales bajo cargas dinámicas cíclicas se produce más fácilmente que con cargas estáticas.
A.2). Tipos de comportamiento
La resistencia baja cuando el
número de ciclos
aumenta.
MÓDULO DE POISSON
Se llama módulo de Poisson, en honor de Simeón Poisson, quien expresó este concepto en 1828.
Se define como coeficiente o módulo de Poisson a la relación entre las deformaciones longitudinal y transversal.
MÓDULO DE POISSON
El módulo de poisson se define como:
Para materiales
HOMOGÉNEOS
ISOTRÓPICOS
Guarda proporcionalidad con la deformación unitaria longitudinal.
MÓDULO DE POISSON.
Si sobre el cuerpo de la figura se aplica una fuerza de tracción en dirección x se produce un alargamiento relativo ex en esa dirección y un acortamiento relativo ey y ez en las dos direcciones transversales,definiéndose la relación de Poisson como:
RELACIÓN DE POISSON
Ejemplo:
COEFICIENTE DE DILATACIÓN
TÉRMICA
COEFICIENTE DE DILATACIÓN TÉRMICA
La temperatura ocasiona cambios en las dimensiones de los cuerpos.
El valor de α es característico de cada material.
ESFUERZO ADMISIBLEY
FACTOR DE SEGURIDADLos objetos que deben resistir cargas son, entre otros, construcciones, maquinas, recipientes, camiones, aviones, barcos, etc. Por simplicidad a esos objetos los llamaremos estructuras; así, una estructura es cualquier objeto que debe soporta o transmitir cargas
FACTOR DE SEGURIDAD
Las cargas que una estructura es capaz de soportar debe ser mayor que las cargas a las que se va a someter.
Tiene como prioridad evitar una falla estructural.
Factor de seguridad n = Resistencia real
Resistencia requerida
El factor de seguridad debe ser mayor que 1 para evitar alguna falla.
Falla puede equivaler a la fractura y el completo colapso de la estructura
DETERMINACIÓN DE UN
FACTOR DE SEGURIDAD
Posibilidad de falla por
fatiga.
Deterioro debido a la corrosión u
otros efectos
ambientales.
Variabilidad en la
calidad de la mano de
obra.
Variaciones en las
propiedades de los
materiales
Probabilidad de
sobrecarga accidental
de la estructura.
Se debe pretenden dar grados razonables de seguridad sin que los costos aumenten demasiado.
ESFUERZOS ADMISIBLES
El factor de seguridad con respecto al esfuerzo
de fluencia (o la resistencia de fluencia) se obtienen un esfuerzo
admisible (o esfuerzo de trabajo) que no se debe rebasar en lugar
alguno de la estructura.
Su prioridad es evitar deformaciones
permanentes cuando se quiten las cargas.
Esfuerzo admisible n = Esfuerzo normal ultimo
Factor de seguridad
Carga admisible = σ adm * A
σ adm = esfuerzo
admisible. A= Área
transversal.
CARGA ADMISIBLE
EJEMPLO1)Se aplican dos fuerzas a la ménsula BCD como se muestra en la figura .a)Sabiendo que la varilla de control AB será de acero con un esfuerzo normal ultimo de 600 MPa. Determine el diámetro de la varilla utilizando el factor de seguridad de 3.3.b)El perno en C será de un acero con un esfuerzo ultimo al corte de 350 MPa. Encuentre el diámetro del perno C tomando en cuenta que el factor de seguridad con respecto al corte también será de 3.3.c)Halle el espesor requerido de los soportes de la ménsula en C sabiendo que el esfuerzo permisible de apoyo del acero utilizado es de 300 MPa.
ESFUERZOS CORTANTES
EN LOS MATERIALES
Un esfuerzo de corte es aquel que actúa paralelamente a un plano, para distinguirlo de los esfuerzos tensivos y
compresivos que actúan normalmente a un plano.
Los esfuerzos cortantes o esfuerzos de cortadura provocan la aparición de tensiones de cortadura dentro de la sección en la que actúan.
Las tensiones de cortadura se caracterizan porque:
No provocan cambio de volumen, sólo producen una deformación angular.
La proporcionalidad entre el ángulo deformado y la tensión viene dada por el módulo de elasticidad en cortadura o módulo de cortadura G:
t = G. γ
Donde :
Son iguales dos a dos y confluyen en un mismo punto.
Relación de Poisson del material
El corte implica la aplicación de esfuerzos en dirección opuesta sobre cualquier
lado de un elemento delgado para deflectarlo.
τ = E A
t = esfuerzo, lb/pulg2 (MPa)
E = fuerza aplicada, lb (N)
A = área sobre la cual se aplica la fuerza, pulg2 (mm2)
Se define por :
La deformación de corte puede definirse como
γ = δ b
γ = deformación por cortante, pulg/pulg (mm/mm)
δ = deflexión del elemento, pulg (mm)
b = distancia ortogonal sobre la cual ocurre la deflección, pulg (mm)
El esfuerzo cortante y la deformación al corte se ensayan comúnmente en un ensayo de torsión en el cual un espécimen tubular de pared delgada se somete a un momento de torsión.
Instalación del ensayo de torsión
La deformación por cortante puede determinarse en el ensayo por medio de la ecuación:
τ =
T = momento de torsión aplicado,lbpulg(N-mm) R = radio del tubo medido hasta el eje neutral de la pared, pulg (mm) t = espesor de la pared, pulg (mm).
La deformación por cortante puede determinarse midiendo la cantidad de deflección angular del tubo y esto se basa en la
siguiente ecuación :
γ =
distancia deflectada
L : longitud de calibración
α : deflecci ó n angular , en radianes .
Curva típica esfuerzo contra deformación al corte en un ensayo de torsión.
la relación está definida por :
τ = Gγ G = módulo de corte o módulo de elasticidad en corte, lb/pulg2
(MPa).
Para la mayoría de los materiales, el módulo de corte puede aproximarse mediante la expresión G = 0.4E.
LEYES CONSTITUTIVAS
Es la relación que existe entre
DE UN MATERIAL DETERMINADO
ESFUERZOS DEFORMACIONES
Cambios en las
dimensiones y forma de
una estructura.
Intensidad de las
fuerzas distribuidas
sobre la sección.
Si se quiere trabajar en condiciones normales de operación casi en todas las obras de
ingeniería se trabaja en el rango elástico .
En tal sentido se utiliza la LEY DE HOOKE como RELACIÓN CONSTITUTIVA de los
materiales.
LEY DE HOOKE
σ=ƐE
Ɛ = δ L
σ = P A
P: fuerza total de extensión.L: longitud de la barra.A: área de la sección recta de la barra.δ: alargamiento total de la barra.E: módulo de elasticidad.Ɛ:deformación unitariaσ : esfuerzo.
Elemento de un sistema
Pequeñas zonas de un
elemento
Sistemas compuestos por varios
elementos
Es posible establecer una relación directa entre la carga que recibe y la deformación que presenta conociendo sus propiedades geométricas y las leyes constitutivas del material de las siguientes estructuras:
LA EXPRESIÓN QUE SE
OBTIENE TAMBIÉN
SUELE REFERIRSE
COMO UNA RELACIÓN
CONSTITUTIVA DEL ELEMENTO
EJERCICIOS
APLICATIVOS
EJERCICIO 1:
SOLUCIÓN:
EJERCICIO 2:
SOLUCIÓN:
A)
B)
