Propiedades mecanicas de los materiales

1. COMPUTACION APLICADA
PROPIEDADES MECÁNICAS
 INTEGRANTES:
 FERNANDA JAQUE
 VANESSA LOPEZ
 DECIMO“A”

2. ENSAYO DE MATERIALES
 Testing Materials
Determinación de la
respuesta del material a la
aplicación de una fuerza
 Esfuerzo
promedio=carga/área de
esfuerzo
 Resistencia a la tensión =
Tendencia a estirar un
miembro
 esfuerzo de compresión =
Tendencia a comprimir
(aplastar) un cuerpo-
miembro

3.  esfuerzo cortante =
Tendencia a dividir un
miembro
 Esfuerzo torsional =
Tendencia a girar un
miembro
 Esfuerzo Flexionante =
Tendencia a flejar-curvar
un miembro
 Deformación: Cambio en
Dimensiones (largo)
 Tensión=deformación/Larg

4. MÁQUINA UNIVERSAL DE
ENSAYO UTM
 Universal testing
machine
Es usada para medir
la respuesta del
material a las tres
principales formas
de esfuerzo

5. DIAGRAMA ESFUERZO
DEFORMACIÓN
 Stress/Strain
Diagram
 Elasticidad.-
habilidad del
material para volver
a su forma original
cuando es
descargado
 Plasticidad.-
habilidad del
material para
permanecer

6. PROPIEDADES MECANICAS
 Mechanical properties
 Propiedades derivadas del diagrama
Diagrama esfuerzo Deformación
 Resistencia al Impacto
 Dureza
 Fatiga
 Creep
 Esfuerzo a la rotura

7. PROPIEDADES DERIVADAS
DEL DIAGRAMA ESFUERZO
DEFORMACION
 Properties derived from stress/strain
diagram
 Tracción/rotura
 Rigidez
 Ductilidad
 Módulo de Resiliencia
 Módulo de Tenacidad

8. RESISTENCIA A LA ROTURA
 Ultimate strength
Es la máxima resistencia del material a los
cambios de forma y es igual a carga
máxima/Area de esuerzo

9. LIMITE ELASTICO
 Yield Strength
El límite elástico es el esfuerzo
correspondiente al punto inicial de
deformación plástica.

10. RIGIDEZ
 Stiffness
Es la resistencia
del material a la
deformación
elástica y es
determinada por el
módulo de
elasticidad E o
módulo de Young

11. DUCTILIDAD
 Ductility
Es la medida para la propiedad plástica de un material y
se calcula por las siguientes formulas
 % ductilidad = punto de ruptura en el eje deformación *
100
 % elongación = cambio de longitud/longitud original
 % reducción de área = Cambio área/área original

12. MODULO DE RESILIENCIA
 Modulus of
Resilience
Es la máxima
cantidad de
energía elástica
por unidad de
volumen que un
material puede
absorber

13. TENACIDAD
 Toughness
Es la máxima
cantidad de
energía plástica
por unidad de
volumen que un
material puede
absorberCantidad total de energía
que absorbe un cuerpo
que se deforma hasta su
fractura

14. • Una carga por impacto
se define como el
efecto dinámico que
actúa sobre una
estructura, móvil o
estática, tiene una
carga aplicada de
corta duración debido
a su movimiento.Ensayos de carga de
impacto
The impact tester
• Para medir la
energía requerida
(ft.lb) para
fracturar la
muestra
Tipo péndulo
• La muestra
Charpy (viga I
horizontal)
• La muestra Izod
(viga en voladizo
vertical)
Utiliza cualquiera
de los dos probetas
entalladas estándar

15. Ensayos Charpy
Ensayo dinámico
Consiste en la rotura de una probeta
entallada colocada entre dos apoyos
mediante un solo golpe
Sólo pueden compararse los
resultados obtenidos con probetas de
identica forma y de iguales medidas.

16. Ensayos Izod
Ensayo destructivo dinámico de
resistencia al choque
Consiste en romper una probeta de
sección cuadrangular de 10x10 mm
a través de tres entalladuras que
tiene situadas en distintas caras
El procedimiento se repite para
cada entalladura.

17. • Temperatura a la cual el
material dúctil se vuelve
quebradizo
• Bajo esta temperatura, la
tenacidad disminuye
Temperatura de transición
o temperatura de
ductilidad nula. (NDT)
• La temperatura de
transición, de los materiales
seleccionados debe ser
inferior a la temperatura de
aplicación.
En la selección de materiales para
una aplicación de baja
temperatura, para evitar la caída
de la tenacidad

18. Estudio de caso de la
selección de material
Dos materiales son válidos de la
siguiente manera:
• a. Acero bajo en carbono
• b. Aluminio de la misma resistencia a
la fluencia como el acero,
Seleccionar un tipo de
material para un coche
chocado para las siguientes
aplicaciones:
I) Coche chocado
permanecerá intacto
después de un impacto de
baja velocidad
II) Una mejor protección de
la tripulación en caso de
colisión de alta velocidad
APLICACION I APLICACION II
1 Absorción de la Energía Elástica Absorción del la Energía Plástica
2 Modulo de Resiliencia Módulo de Dureza
3
Seleccion de una w superior al Módulo de
Resiliencia
Selección de una w superior al Módulo de
Dureza
4 Selecciónuna w menor al E Selección una w mayor al % de el
5 Selección Aluminio (ESt = 3EAl) Selección del acero (St%el = 3Al%el)

19. Dureza
Hardness
Resistencia de la superficie de
material contra las abolladuras y
los rayaduras.
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 es especifica en
los forjados de ingeniería para
la fabricación o fines de
tratamiento térmico.
Las aleaciones metálicas tienen
buena dureza, aleaciones de
fundición y cerámica son
materiales muy duros.

20. Dureza
Hardness
El tipo más común de medición (destructiva)
se basa en la calibración ya sea la
• profundidad (rockwell, rockwell superficial)
• o el diámetro (Brinell, Vickers, Knoop
Otras medidas (no destructiva) son
dependientes de la frecuencia
natural (sonodur), la altura de la
propiedad de rebote (orilla) de los
materiales.
Número de especificación de la
dureza:
XXX H X X
hardness # code method rockwell scale
Dureza Código Método Escala

21. Penetrador Carga Aplicación
Diamante 1 -2000 g Microdureza de los aceros suaves a la cerámica
Esfera 500 & 3000 g Aceros y metales blandos hasta 40 HRC
Esfera 100 kg Aceros suaves y metales no ferrosos
Esfera 15, 30 & 45 kg Metales blandos finos
Diamante 15, 30 & 45 kg Metales finos duros
Diamante 50 kg Carburos cementados
Esfera 10 kg Polímeros
Aguja Resorte Elastómeros
Diamante 150 kg Metales endurecidos (espesor)

22. Ejemplos
1 50-60 HRC Significa: un valor de dureza de 50 a 60 utilizando la escala Rocwell C.
2 85 HR15T max
Significa: un valor de dureza máxima de 85 utilizando la escala
Rockwell Superficial 15T.
3 185-240 1 kgf HV
Significa: un valor de dureza de 185 a 240 con el probador de dureza
Vickers y una carga de prueba de 1 kilogramo-fuerza.
4 500 200gF HK min
Significa: un valor de dureza mínimo de 500 utilizando el medidor de
dureza Knoop y una carga de prueba de 200 gramos-fuerza.
Especificación de números de dureza para metales

23. Fatiga
Fatigue
Se define que un material trabaja a
fatiga cuando soporta cargas que
varían cíclicamente con el tiempo.
Fallo por fatiga se producen después de una
serie de ciclos (vida) de los esfuerzos.
La resistencia a la fatiga es un
factor importante en el proceso de
selección de materiales para
aplicaciones de carga cíclicos.

24. • Un punto en la superficie pasa a
través de una inversión de esfuerzo
completa desde la tensión a la
compresión con cada rotación.
Un eje de rotación bajo una
carga transversal se utiliza
para determinar la capacidad
de un material para resistir
esfuerzos cíclicos.
• S y N son compilados para
diferentes condiciones de
carga, y se utilizan para la
construcción del diagrama de
fatiga S-N.
La resistencia (S) y el número de
ciclos (N) en las que el
componente de la falla se
registran.

25. El límite de resistencia es una fuerza
a la fatiga bajo el cual 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.
Los materiales
poliméricos y
compuestos están muy
sometidos a la fatiga.

26. • Es un proceso lento de la
deformación plástica que
tiene lugar cuando un
material se somete a una
condición constante de
carga (esfuerzo) por
debajo de su límite
elástico para un cierto
período de tiempo.
Flujo plástico
Creep
• Fluencia puede ser un
factor de selección
importante en metales de
baja temperatura de
fusión y polímeros.
La mayoría de los metales
solamente fluyen cuando
están sometidos a esfuerzo a
una temperatura elevada (0,5
de su temperatura de fusión
absoluta).
• La deformación unitaria
se mide dentro del
período de tiempo.
El ensayo de fluencia se
lleva a cabo simplemente
sometiendo un tipo de
muestra a un esfuerzo
constante mientras se
encuentra en una cámara
climatizada.

27. • decreciente, en estado
estacionario, y el aumento de
los valores, como se muestra
en la figura.
La fluencia ocurre en 3
etapas;
• Dos valores de
fluencia más comunes
usados son 1%
el/10, 000hr, y el 1%
el/100, 000hr.
Resistencia a la fluencia es el
esfuerzo requerido para
causar valores promedios
específicos de fluencia a una
temperatura dada.

28. Rotura por Esfuerzo
Stress Rupture
• Similar al ensayo de fluencia
• Determina el esfuerzo 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
el esfuerzo y la temperatura,
• 2) la variable medida es el
tiempo requerido para la falla.
Esta prueba tiene la
ventaja de necesitar
menos tiempo para
realizar la prueba.
Ensayo de rotura por
esfuerzo es importante
para metales o cerámicas
destinadas a un servicio de
alta temperatura.
• Esta prueba no se realiza
normalmente en
polímeros.

29. • Concentració
n de
Esfuerzos
ANÁLISIS DE
FALLAS
• El esfuerzo inducido en
el área de la muesca se
ampliará por un factor de
concentración de
esfuerzos:
Si un elemento con carga
contiene una
ranura, agujero, cualquier
irregularidad en la
geometría,
• Kf es el factor de
concentración de
esfuerzos, y aparece en
tablas para diferentes
irregularidades en la
geometría bajo diferentes
condiciones de carga (es
decir, la
tensión, flexión, torsión)
• S es el esfuerzo en el
miembro sin irregularidad
en la geometría (es
decir, = Carga / área)
• Smax es el esfuerzo local
en la región de una
concentración de
esfuerzos
Donde