Propiedades y ComportamientoPropiedades y Comportamiento...

UNIVERSIDAD DE LOS ANDES FACULTAD DE INGENIERÍA ESCUELA DE INGENIERÍA QUIMICA PROPIDADES Y COMPORTAMIENTO MECANICO

Materiales de Ingeniería QuímicaMateriales de Ingeniería Química

Capitulo 6

Propiedades y ComportamientoPropiedades y Comportamiento Mecánico de los materiales

Prof. Juan P. Urbina C.

Mérida, 05 de Junio de 2009


Esfuerzo y deformación

Esfuerzo: es la fuerza que actúa sobre el área de sección transversal unitaria de un material CAUSA

Deformación Unitaria: elongación o cambio de dimensión por unidad de longitud

EFECTO



Ejemplo: ExtrusiónEjemplo: Extrusión

Metales PolímetrosMetales, Polímetros, Materiales compuestos

Esfuerzos cortantes o de cizallamiento


Esfuerzo y deformación Ejemplo: Extrusión



Deformación elástica: deformación restaurable debido a un esfuerzo aplicado al materialaplicado al material

Características:

•Es instantánea

•Dura lo que dura la aplicación del Linealesfuerzo

•Desaparece tan pronto se retira la fuerza

Lineal

fuerza

•La deformación no es permanente

E= Modulo de Elasticidad o modulo de Young



Comportamiento elástico no lineal

Elastómeros deformaciones elásticas grandes y el comportamiento no es lineal



Deformación plástica: es la deformación permanente de un material. El material no regresa a sumaterial. El material no regresa a su estado original.

Características:

•Puede ser rápida o lenta

•No desaparece al retirar la fuerza

La mayoría de los materiales presentan estos dos tipos de deformación cuando se aplica una fuerza


Ensayos Mecánicos destructivos

CARGAEnsayo de Tensión:

Resistencia de un Material a una f táti li d

CARGA

fuerza estática o aplicada lentamente

Se obtiene datos de:

Esfuerzo aplicado vs. Deformación

Fuerza vs Cambio de longitud

Probeta estándar de 0,505 pulg de diámetro y longitud calibrada y g

a 2 pulg Extensómetro


Extensómetro




Ensayo de Tensióny

Para cada material, la respuesta al ensayo es diferente y se corresponde con las propiedades mecánicas del material



Ensayo de Tensión: y

Esfuerzo y deformación Ingenieriles

Esfuerzo Ingenieril Especimen estándar

Deformación Ingenieril

Ao = Área sección transversal inicial

Lo = Distancia original entre las marcas de calibracióng

∆l = Cambio de Longitud


Ensayos Mecánicos destructivos Ensayo de Tensión:



Fenómeno de punto de fluenciaLos átomos intersticiales agrupados alrededor de g p

las dislocaciones, evitan el deslizamiento y aumentan

el esfuerzo

Una vez que ocurre el deslizamiento, la rapidez

d d li i tde deslizamiento es mayor porque las dislocaciones

se alejan de los grupos de átomos intersticialesátomos intersticiales



Estricción

Formación

de cuello


Ensayos Mecánicos destructivos Ley de Hooke:

Aplica para materiales elásticos y representa la pendiente de la curva esfuerzo vs. deformación en la zona elástica. Se conoce como Modulo de Elasticidad o Modulo de Young.

EEs una medida de la rigidez

de los materiales


Ensayos Mecánicos destructivos Modulo de Resiliencia (Er):

Es el área comprendida bajo la parte elástica de la curva de esfuerzo vs. deformación ingeniería, y representa la energía elástica que absorbe un material durante la carga y que después libera al quitar la carga.

Er = (1/2) x (Resistencia de cedencia) x (deformación de cedencia)

Tenacidad a la Tensión:

Representa toda la energía que absorbe un material antes de romperse y se determina como el área bajo la curva esfuerzo deformación



Ductilidad:

Es la deformación que puede sufrir un material sin fracturarse

Se mide como

% Alargamiento = (Lf – Lo)/ Lo x 100

Reducción de Área = (Ao – Af)/ Ao x 100


Ensayos Mecánicos destructivos Efecto de la Temperatura:

Resistencia a la cedencia

Modulo de Elasticidad

óResistencia a la Tensión

Ductilidad



Efecto y deformación real:Efecto y deformación real:

Ingenieril RealIngenieril Real

.



Ensayo de Tensión:Ensayo de Tensión:

El ensayo de tensión para materiales frágiles,El ensayo de tensión para materiales frágiles, usualmente termina en la fractura del material

En un material frágil, la i t i l d i lresistencia a la cedencia, la

resistencia a la tensión y la resistencia a la ruptura

suelen estar representadossuelen estar representados por el mismo punto del

grafico σ vs ε



Ensayo de Flexión paraEnsayo de Flexión para materiales frágiles:

Consiste en la aplicación de una fuerza en el centro de una barra que esta apoyada en sus extremos para p y pdeterminar la resistencia del material a una carga estática o lentamente aplicada.



E d Fl ióEnsayo de Flexión para materiales frágiles:

Resistencia a la flexión: esfuerzo necesario para fracturar un especimen en el ensayo de flexión

Modulo de Flexión: es el módulo de elasticidad calculado de la curva

f d fl ióesfuerzo vs deflexión

Esfuerzo vs. Deflexión para el MgO



Ensayo de Dureza: mide la resistencia a la penetración de un materialEnsayo de Dureza: mide la resistencia a la penetración de un material.

Dureza de Brinell: DondeDureza de Brinell: Donde,

F es la fuerza aplicada en Kg

D es el diámetro del penetrador en mm

Di es el diámetro de la impresión en mm

HB [=] Kg/mm^2

Este ensayo no es aplicable y pa materiales frágiles, ya que su ductilidad es casi nula y

se fracturan



Ensayo de Dureza:Ensayo de Dureza:

Dureza de Rockwell:

La maquina de ensayo mide automáticamente la prof ndidad de penetraciónprofundidad de penetración del indentador, la cual se convierte en un numero de dureza Rockwelldureza Rockwell.

No necesita una medición óptica



Ensayo de Dureza:Ensayo de Dureza:



Comparación de escalas deComparación de escalas de algunos ensayos de dureza

1 Macrodureza:Uso de fuerzas1. Macrodureza:Uso de fuerzas de > 2 N.

2. Microdureza:Dureza de2. Microdureza:Dureza de materiales con cargas menores a 2 N usando la prueba de Knoop (HK).p p ( )

3. Nano-Dureza:Dureza de los materiales medida de 1–10 nm de escala de longitud usando una escala de fuerzas muy pequena (~100 µN)


Ensayos Mecánicos destructivos Ensayo de Impacto: mide la habilidad del material a absorber la aplicación de una fuerza repentina sin rompersede una fuerza repentina sin romperse

Energía de Impacto: es la energía necesaria para fracturar un especimen estándar cuando la carga es aplicada repentinamente

Tenacidad al impacto: energía absorbida por un material, usualmente apuntado hacia una muesca, en las condiciones del ensayo de impacto

Tenacidad a la fractura: la resistencia de un material a fallar cuando el material presenta fallas.



Propiedades que se obtienen del Ensayo de Impacto:p q y p

Temperatura de transición Dúctil – Frágil

Un material que será expuesto a fuerzas deexpuesto a fuerzas de

impacto, deberá tener una temperatura de impacto

inferior a la temperatura a lainferior a la temperatura a la que estará expuesto



Ensayo de Fatiga: es la disminución de la dureza de un material debida a y gesfuerzos repetitivos, que pueden ser mayores o menores que el esfuerzo de cedencia

Las marcas de playa son patrones de marcas que suelen formarse en elLas marcas de playa son patrones de marcas que suelen formarse en el interior del material cuando se expone a cargas intermitentes y la grieta crece.

Pudo comenzar con una ralladura o picadura en la superficie del material



Ensayo de Fatiga:y g

L tLa ruptura ocurre cuando la sección

transversal quetransversal que queda es

pequeña para soportar la cargasoportar la carga




Ensayo de viga rotatoria en voladizo:

Esfuerzo máximo: M es el momento Máximo y es F. (L/2)




Curva S-N (Curva Wöhler ): es una grafica que muestra el esfuerzo en funcion del numero de ciclos

.


FIN DE LA PRESENTACIONPRESENTACION

Gracias por su atención!!!

Propiedades y ComportamientoPropiedades y Comportamiento...

Documents

Transcript of Propiedades y ComportamientoPropiedades y Comportamiento...