PROPIEDADES MECÁNICAS DE LOS MATERIALES

Son las características inherentes que permiten diferenciar un material de otros,

desde el punto de vista del comportamiento mecánico de los materiales en

ingeniería, y también describen la forma como un material se comporta frente a

una fuerza externa aplicada, con el fin de conocer sus respectivas propiedades.

LAS PROPIEDADES DE UN MATERIAL DEPENDEN DE:

La estructura que presente el material.

Del proceso o procesos que haya sufrido.

De la composición química.

PROPIEDADES

Maleabilidad: Consiste en la posibilidad de transformar algunos metales

en láminas delgadas sin que se rompa. Ejm: el aluminio como

conservante de alimentos.

Ductilidad: Propiedad que poseen ciertos metales para poder estirarse en

hilos delgados o varillas. Ejm: oro, plomo.

Tenacidad: Propiedad que tienen algunos materiales de soportar sin

deformarse, ni romperse los esfuerzos básicos que se les apliquen.

Implica que el material tiene capacidad de absorber energía. Ejm: Azufre.

Dureza: Resistencia que un material opone a la penetración o a ser

rayado por otro cuerpo. Ejemplo, el diamante.

Plasticidad: Aptitud de algunos materiales sólidos de adquirir

deformaciones permanentes, bajo la acción de una presión o fuerza

exterior sin que se produzca una rotura.

Elasticidad: capacidad de algunos materiales para recobrar su forma y

dimensiones primitivas cuando cesa el esfuerzo que había determinado

su deformación.

Fragilidad: Capacidad de un material de fracturarse con escasa

deformación. La rotura frágil tiene la peculiaridad de absorber

relativamente poca energía.

Rigidez: Capacidad de un objeto sólido o elemento estructural para

soportar esfuerzos sin adquirir grandes deformaciones o desplazamientos

Resistencia: Capacidad para soportar esfuerzos aplicados sin romperse,

adquirir deformaciones permanentes o deteriorarse de algún modo cierto

material.

La resistencia tensil: es importante para un material que va a ser

extendido o va a estar bajo tensión. Las fibras necesitan tener buena

resistencia tensil.

Deformación: Es el cambio en el tamaño o longitud calibrada de un

cuerpo debido a esfuerzos internos producidos por una o más fuerzas

aplicadas sobre el mismo.

Elásticicidad: Si la deformación se recupera al retirar la carga.

Plástica: Si la deformación persiste después de retirar la carga.

CURVA DE ESFUERZO-DEFORMACIÓN

DETERMINACIÓN DE PROPIEDADES MECÁNICAS A PARTIR DE

LA CURVA DE TRACCIÓN

MEDIDAS DE LA DEFORMACIÓN

La magnitud más simple para medir la deformación es lo que en ingeniería se

llama deformación axial o deformación unitaria se define como el cambio de

longitud por unidad de longitud.

TIPOS DE ENSAYOS

Para conocer las cargas que pueden soportar los materiales, se efectúan ensayos

para medir su comportamiento en distintas situaciones.

ESFUERZO

Carga aplicada o Fuerza que intenta deformar un objeto (una probeta en un

ensayo de tracción o compresión dividida por el área transversal de la probeta).

Al calcular el esfuerzo de ingeniería se ignora el cambio del área transversal

que se produce con aumentos y disminuciones en la carga aplicada.

Esfuerzo= fuerza/sección transversal

TIPOS DE ESFUERZO

Dependiendo de la dirección y sentido relativos entre las fuerzas actuantes y la

posición del cuerpo sobre el cual actúan

Esfuerzo de tracción: Fuerza que intenta separar o estirar una muestra

de prueba, tienden a alargar el cuerpo.

Esfuerzo de compresión: Fuerza que intenta aplanar o “apretar” un

material, es perpendicular a la sección transversal del cuerpo, pero este

esfuerzo tiende a acortar dicho cuerpo.

Esfuerzo de torsión: Tipo de esfuerzo de desplazamiento que intenta

torcer un material de forma encontrada.

Esfuerzo de flexión: Cuando sobre el cuerpo actúan fuerzas que tienden

a doblar el cuerpo. Esto produce un alargamiento de unas fibras y un

acortamiento de otras. Este tipo de esfuerzos se presentan en puentes,

vigas de estructuras, perfiles que se curvan en máquinas.

ENSAYO DE TRACCIÓN

Es el ensayo destructivo mas importante pues suministra información sobre la

resistencia de los materiales utilizados en el diseño y también para verificación

de especificaciones de aceptación.

LEY DE HOOKE

Es el limite de proporcionalidad de la grafica. Nos indica que en la zona o

constante elástica) el esfuerzo es directamente proporcional a la deformación

unitaria y la constante de proporcional es E.

La zona elástica: es aquella donde una vez eliminada la fuerza o

carga el material regresa a sus dimensiones iniciales.

Limite elástico: Si se estira o se comprime más allá de cierta cantidad,

ya no regresa a su estado original, y permanece deformado.

MÓDULO DE YOUNG

El módulo de elasticidad o módulo de Young es una medida de la rigidez del

material y corresponde a la pendiente E de la recta inicial de la curva esfuerzo-

deformación, donde se hace posible aplicar la ley de Hooke. Mientras mayor es

el valor de E, mas rígido es el material y menor será la deformación elástica

total.

PROBETAS

Se emplean en general de formas cilíndricas, en las cuales la relación

altura/diámetro se toma como una constante. El valor de esta relación tiene

influencia en los resultados.

ENSAYO DE COMPRESIÓN

Consiste en someter una probeta normalizada del material que se va a ensayar

a esfuerzos progresivos y crecientes de compresión en la dirección de su eje ,

hasta que se rompa o hasta que ocurra el aplastamiento.

ENSAYO DE DUREZA

La dureza es una propiedad fundamental de los materiales y esta relacionada

con la resistencia mecánica. La dureza puede definirse como la resistencia de

un material a la penetración o formación de huellas localizadas en una

superficie. Cuanto más pequeña sea la huella obtenida en condiciones

normalizadas, más duro será el material ensayado.

ENSAYO DE FLEXIÓN

Consiste en someter la probeta del material, apoyada libremente en sus

extremos, a una fuerza aplicada en el centro, o dos iguales aplicadas a la misma

distancia de los apoyos.

ENSAYO DE IMPACTO

Método para determinar el comportamiento del material sometido a una carga

de choque en flexión, tracción o torsión. La cantidad que suele medirse es la

energía absorbida al romperse la probeta en un solo golpe.

ENSAYO DE FATIGA

Método para determinar el comportamiento de los materiales bajo cargas

fluctuantes. Se aplican a una probeta una carga media específica (que puede ser

cero) y una carga alternante y se registra el número de ciclos requeridos para

producir la falla del material (vida a la fatiga). Por lo general, el ensayo se repite

con probetas idénticas y varias cargas fluctuantes.

FLUENCIA LENTA (CREEP)

El estudio de la relajación (creep) de materiales analiza las variaciones en el

tiempo del estado de tensión-deformación por la permanencia de cargas

aplicadas. En algunos casos, el efecto de la relajación adquiere importancia por

las modificaciones que ocasiona en la configuración de elementos resistentes.