UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATOCOMPUTACIÓN APLICADAALEX PALACIOSEDWIN YUGCHADECIMO «A»Propiedades mecánicas(Mechanical Prope...
DEFINICIÓN (DEFINITION)Propiedades que tienen que ver con elcomportamiento de los materiales bajo cargas.
La mecánica de materiales estudia las deformacionesunitarias y desplazamiento de estructuras y suscomponentes debido a las...
ANTECEDENTES DE LOS ENSAYOS MECÁNICOSDE LOS MATERIALES (BACKGROUND ONMECHANICAL TESTING OF MATERIALS)Su objetivo es determ...
Esfuerzos de Compresión: Las cargas que actúan enun elemento tienden a aplastarlo.Esfuerzos de Cortantes: Tienden a dividi...
Esfuerzo Torsional: Las cargas que soporta elelemento tienden a torcerlo.Esfuerzos Flectores: Un elemento tiende a curvars...
MÁQUINA UNIVERSAL DE ENSAYO (UNIVERSALTESTING MACHINE - UTM)Máquina semejante a una prensa usada para medirlas respuestas ...
DIAGRAMA ESFUERZO – DEFORMACIÓN(STRESS/STRAIN DIAGRAM)Es la curva que resulta de los valores del esfuerzo ysu correspondie...
ELASTICIDAD (ELASTICITY)Propiedad de los materiales de regresar a su forma originaluna ves que se retira la carga.PLASTICI...
TIPOS COMUNES DE PROPIEDADESMECÁNICAS (COMMON TYPES OFMECHANICAL PROPERTIES)- Propiedades derivadas del diagrama esfuerzo ...
PROPIEDADES DERIVADAS DEL DIAGRAMAESFUERZO –DEFORMACIÓN- Rotura (Strength)- Rigidez (Stiffness)- Ductilidad (Ductility)- M...
RESISTENCIA A LA ROTURAEs la resistencia al esfuerzo máximo de un material yes igual a: Carga máxima / Área de esfuerzo or...
PUNTO DE LIMITE ELÁSTICO/LIMITE ELASTICO.(YIELD POINT STRESS /YIELD STRENGTH )Es el esfuerzo máximo que un material puedes...
MÉTODO DE DESPLAZAMIENTO.El esfuerzo se obtiene en la intersección de la curvaesfuerzo-deformación con una línea paralela ...
DUCTILIDADDUCTILITYEs la propiedad que mide la elasticidad de un material. %Ductilidad = tensión a la fractura * 100 % E...
MÓDULO DE RESILIENCIAMODULUS OF RESILIENCEEs la máxima cantidad de energía por unidad devolumen que un material puede abso...
TENACIDADTOUGHNESSEs la máxima cantidad de energía necesaria porunidad de volumen para que se produzca la fracturaen un ma...
El ensayo de impacto consiste en dejar caer unpesado péndulo, el cual a su paso golpea unaprobeta ubicada en la base de la...
La resistencia alimpacto describela capacidad delmaterial aabsorber golpes yenergía sinromperse.La tenacidad delmaterial d...
La diferencia entre los dosradica en la forma como seposiciona la muestra. Laprobeta que se utiliza paraambos ensayos es u...
Ensayo de impacto para determinar la temperatura detransición a ductilidad nula (NDT) en aceros férricosA temperaturas por...
La dureza es la oposición que ofrecen los materiales aalteraciones como la penetración, la abrasión, el rayado, lacortadur...
Dureza Rockwell: Seutiliza como punta uncono de diamante (enalgunos casos bola deacero). Es la másextendida, ya que ladure...
Se refiere un fenómeno por el cual la rotura de los materialesbajo cargas dinámicas cíclicas se produce ante cargasinferio...
El fenómeno conocidocomo "creep", se definecomo: "la partedependiente del tiempode las deformacionesprovenientes detension...
Las deformacionesrepresentadas por lasordenadas pueden asociarse atres tipos distintos demecanismos, que puedenvisualizars...
La primera parte es ladeformación elástica (másla deformación plástica si latensión es suficientementealta) y ocurre casii...
Se denomina tensión de rotura, a la máxima tensión que unmaterial puede soportar al ser traccionado antes de que seproduzc...
CONCENTRACION DE ESFUERZOS(Stress Concentration).El concepto de concentración deesfuerzos, se refiere al estadomacroscópic...
Kf= factor de concentración de esfuerzos..
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Palacios alex, yugcha edwin propiedades mecánicas

  1. 1. UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATOCOMPUTACIÓN APLICADAALEX PALACIOSEDWIN YUGCHADECIMO «A»Propiedades mecánicas(Mechanical Properties)
  2. 2. DEFINICIÓN (DEFINITION)Propiedades que tienen que ver con elcomportamiento de los materiales bajo cargas.
  3. 3. La mecánica de materiales estudia las deformacionesunitarias y desplazamiento de estructuras y suscomponentes debido a las cargas que actúan sobreellas.
  4. 4. ANTECEDENTES DE LOS ENSAYOS MECÁNICOSDE LOS MATERIALES (BACKGROUND ONMECHANICAL TESTING OF MATERIALS)Su objetivo es determinar la respuesta de unamaterial ante la aplicación de una fuerza.Tensión promedio (Avg. Stress)= P /Esfuerzos de Tensión: Cuando un elemento essometido a tensión este tiende a separarse.
  5. 5. Esfuerzos de Compresión: Las cargas que actúan enun elemento tienden a aplastarlo.Esfuerzos de Cortantes: Tienden a dividir unmiembro.
  6. 6. Esfuerzo Torsional: Las cargas que soporta elelemento tienden a torcerlo.Esfuerzos Flectores: Un elemento tiende a curvarse.Los miembros cargados tienden a cambiar su forma (seccióntransversal o longitudinal).Deformación = cambio de la longitud.Esfuerzo = deformación / longitud del miembro
  7. 7. MÁQUINA UNIVERSAL DE ENSAYO (UNIVERSALTESTING MACHINE - UTM)Máquina semejante a una prensa usada para medirlas respuestas de los materiales a las tres principalesformas de esfuerzos: tracción, compresión y corte.
  8. 8. DIAGRAMA ESFUERZO – DEFORMACIÓN(STRESS/STRAIN DIAGRAM)Es la curva que resulta de los valores del esfuerzo ysu correspondiente deformación unitaria.Carga/ (Área de esfuerzo original)  EsfuerzoDeformación/ (Longitud original)  DeformaciónUnitaria
  9. 9. ELASTICIDAD (ELASTICITY)Propiedad de los materiales de regresar a su forma originaluna ves que se retira la carga.PLASTICIDAD (PLASTICITY)Propiedad mecánica de un material de deformarsepermanente sin que ocurra fracturas.
  10. 10. TIPOS COMUNES DE PROPIEDADESMECÁNICAS (COMMON TYPES OFMECHANICAL PROPERTIES)- Propiedades derivadas del diagrama esfuerzo –deformación (properties derived fromstress/strain daig)- Resistencia al impacto (Impact Resistance )- Dureza (Hardness)- Fatiga (Fatigue)- Fluencia Lenta (Creep)- Ruptura por tensión (Rupture Stress)
  11. 11. PROPIEDADES DERIVADAS DEL DIAGRAMAESFUERZO –DEFORMACIÓN- Rotura (Strength)- Rigidez (Stiffness)- Ductilidad (Ductility)- Módulo de Resiliencia (Modulus of Resilience)- Módulo de Tenacidad (Modulus of Toughness)
  12. 12. RESISTENCIA A LA ROTURAEs la resistencia al esfuerzo máximo de un material yes igual a: Carga máxima / Área de esfuerzo original Resistencia a la tracción (Aleación metálica(Aceros), Compuestos (FRP)) Resistencia a la compresión (Hierros fundidos,T.S. Polímeros, Cerámicas) Resistencia al corte = 40 % de la resistencia a latracción Resistencia Especifica = resistencia a latracción/densidad
  13. 13. PUNTO DE LIMITE ELÁSTICO/LIMITE ELASTICO.(YIELD POINT STRESS /YIELD STRENGTH )Es el esfuerzo máximo que un material puedesoportar sin sufrir deformaciones permanentes.
  14. 14. MÉTODO DE DESPLAZAMIENTO.El esfuerzo se obtiene en la intersección de la curvaesfuerzo-deformación con una línea paralela a lapendiente de la curva en la zona elástica a 0,2%RIGIDEZStiffnessEs la capacidad de un elemento estructural parasoportar esfuerzos sin adquirir grandesdeformaciones E = Módulo de Elasticidad
  15. 15. DUCTILIDADDUCTILITYEs la propiedad que mide la elasticidad de un material. %Ductilidad = tensión a la fractura * 100 % Elongación = cambio en la longitud/longitud inicial % Reducción en Área = cambio en lalongitud/longitud inicialAleaciones forjadas y polímeros.
  16. 16. MÓDULO DE RESILIENCIAMODULUS OF RESILIENCEEs la máxima cantidad de energía por unidad devolumen que un material puede absorber sinproducir una deformación permanente.Puede ser calculado como el área bajo la curva deesfuerzo-deformación desde el origen hasta el límiteproporcional (elástico) y se representa como el áreasombreada.
  17. 17. TENACIDADTOUGHNESSEs la máxima cantidad de energía necesaria porunidad de volumen para que se produzca la fracturaen un material determinado.Se mide por el área total bajo la curva deesfuerzo/deformación.
  18. 18. El ensayo de impacto consiste en dejar caer unpesado péndulo, el cual a su paso golpea unaprobeta ubicada en la base de la maquina. Laprobeta rompe de un solo golpe.Charpy (ISO 179-1, ASTM D 6110)Izod (ISO 180, ASTM D 256, ASTM D 4508)cantilever beamimpact (ASTM D 4812)
  19. 19. La resistencia alimpacto describela capacidad delmaterial aabsorber golpes yenergía sinromperse.La tenacidad delmaterial dependede la temperaturay la forma.Prueba de impacto .-es unaprueba dinámica que permitepredecir en cierta forma elcomportamiento dúctil ó frágilde un material a una temperaturaespecifica.El ensayo determina laenergía absorbida por unaprobeta (ranurada) durante sufractura; esto se denomina, comotenacidad del material.Se tienen 2 tipos de ensayo deimpacto referidos :Charpy eIzod.El ensayo de impacto Charpyemplea probetas con tres tiposde ranuras: en “ V ”, “ojo decerradura” y en “U”;mientras que el de tipo Izodsólo utiliza la ranura en “ V ”.
  20. 20. La diferencia entre los dosradica en la forma como seposiciona la muestra. Laprobeta que se utiliza paraambos ensayos es una barrade sección transversalcuadrada dentro de la cual seha realizado una talla enforma de V.Esta probeta se sostiene mediantemordazas paralelas que selocalizan de forma horizontal enel ensayo tipo Charpy y de formavertical en el ensayo tipo Izod. Selanza un pesado péndulo desdeuna altura h conocida, estepéndulo golpea la muestra aldescender y la fractura. Si seconoce la masa del péndulo y ladiferencia entre la altura final einicial, se puede calcular la energíaabsorbida por la fractura.La fractura de unmaterial comienza enel lugar donde laconcentración detensión es lo másgrande posible, comolo es la punta de unagrieta.
  21. 21. Ensayo de impacto para determinar la temperatura detransición a ductilidad nula (NDT) en aceros férricosA temperaturas por encima de la NDT cuando se realizaun ensayo de tracción, una pieza de acero se estira o sedeforma de manera dúctil.A temperaturas por debajo del NDT esa misma pieza de acerose romperá de manera quebradiza cuando esté sometida acargas superiores a su límite elástico.La temperatura NDT es la temperatura a la que el modo defractura del acero pasa de dúctil a quebradizo.ASTM E208
  22. 22. La dureza es la oposición que ofrecen los materiales aalteraciones como la penetración, la abrasión, el rayado, lacortadura, las deformaciones permanentes; entre otras.También puede definirse como la cantidad de energía queabsorbe un material ante un esfuerzo antes de romperse odeformarse.El ensayo de dureza es simple, de alto rendimiento ya queno destruye la muestra y particularmente útil para evaluarpropiedades de los diferentes componentesmicroestructurales del material.El interés de la determinación de la dureza en los acerosestriba en la correlación existente entre la dureza y laresistencia mecánica, siendo un método de ensayo máseconómico y rápido que el ensayo de tracción, por lo quesu uso está muy extendido.
  23. 23. Dureza Rockwell: Seutiliza como punta uncono de diamante (enalgunos casos bola deacero). Es la másextendida, ya que ladureza se obtiene pormedición directa y esapto para todo tipo demateriales. Se sueleconsiderar un ensayo nodestructivo por elpequeño tamaño de lahuella.Rockwell superficialpiezas muy delgadas,como cuchillas de afeitaro capas de materiales quehan recibido algúntratamiento deendurecimientosuperficial.Dureza Brinell:Emplea como puntauna bola de acerotemplado o carburode W. Paramateriales duros, espoco exacta perofácil de aplicar. Pocoprecisa con chapasde menos de 6mmde espesor. Estimaresistencia atracción.Dureza Vickers:Emplea comopenetrador undiamante con formade pirámidecuadrangular. Paramateriales blandos,los valores Vickerscoinciden con los dela escala Brinell.Mejora del ensayoBrinell para efectuarensayos de durezacon chapas de hasta2mm de espesor.Dureza Knoop:Mide la durezaen valores deescala absolutas,y se valoran conla profundidadde señalesgrabadas sobreun mineralmediante unutensilio con unapunta dediamante al quese le ejerce unafuerza estándar.Dureza Shore:Emplea unescleroscopio. Sedeja caer unindentador en lasuperficie delmaterial y se ve elrebote. Esadimensional, peroconsta de variasescalas. A mayorrebote -> mayordureza. Aplicablepara control decalidad superficial.Es un métodoelástico, no depenetración comolos otros.
  24. 24. Se refiere un fenómeno por el cual la rotura de los materialesbajo cargas dinámicas cíclicas se produce ante cargasinferiores a las cargas estáticas que producirían la rotura.La fatiga es una forma de rotura que ocurre en estructurassometidas a tensiones dinámicas y fluctuantes (puentes,automóviles, aviones, etc.).Su principal peligro es que puede ocurrir a una tensión menor que la resistenciaa tracción o el límite elástico para una carga estática, y aparecer sin previo aviso,causando roturas catastróficas. Es un fenómeno muy importante, ya que es laprimera causa de rotura de los materiales metálicos (aproximadamente el90%),aunque también está presente en polímeros, y en cerámicas.La rotura por fatiga tiene aspecto frágil aún en metales dúctiles, puesto que nohay apenas deformación plástica asociada a la rotura. El proceso consiste en uninicio y posterior propagación de fisuras, que crecen desde un tamaño inicialmicroscópico hasta un tamaño macroscópico capaz de comprometer laintegridad estructural del material.
  25. 25. El fenómeno conocidocomo "creep", se definecomo: "la partedependiente del tiempode las deformacionesprovenientes detensiones".En muchas aplicaciones loscomponentes se venobligados a soportar cargasconstantes durante lapsosprolongados, como porejemplo cables de acero. Entales circunstancias elmaterial puede continuardeformándose hasta que suutilidad se ve seriamenteperjudicada.Tales tipos dedeformacionesdependientes del tiempopueden ser casiimperceptibles, pero crecendurante toda la vida útil dela pieza y llevan a la rotura,aún sin que la carga hayaaumentado.Con cargas aplicadas porcorto tiempo, como en unensayo de tracción estático,hay una deformación inicialque aumentasimultáneamente con lacarga. Si, bajo cualquiercircunstancia, ladeformación continúamientras la carga semantiene constante, a estadeformación adicional se laconoce como CREEP.
  26. 26. Las deformacionesrepresentadas por lasordenadas pueden asociarse atres tipos distintos demecanismos, que puedenvisualizarse dividiendo ladeformación en las tres partes
  27. 27. La primera parte es ladeformación elástica (másla deformación plástica si latensión es suficientementealta) y ocurre casiinstantáneamente, bajo laacción de la tensiónaplicada: es la deformaciónordinaria dada por eldiagrama de tensión-deformación. Si laexpansión térmica que latemperatura produce essignificativa, puede serincluida en estecomponente.La segunda es lacomponente transitoria cuyacaracterística principal esque tiene tasa (“velocidad”)decreciente. La deformaciónes rápida al comienzo perogradualmente se hace máslenta a medida que seaproxima a un valor fijodeterminado.La tercera es la componentepermanente que aumentacontinuamente, a tasaconstante bajo tensiónconstante. Por tratarse de unmovimiento similar al flujoviscoso, se lo conoce a vecescomo creep viscoso.
  28. 28. Se denomina tensión de rotura, a la máxima tensión que unmaterial puede soportar al ser traccionado antes de que seproduzca necking, que es cuando la sección transversal delespecimen se comienza a contraer de manera significativa.La tensión de rotura se obtiene por lo general realizandoun ensayo de tracción y registrando la tensión en función dela deformación (o alargamiento); el punto más elevado de lacurva tensión-deformación es la tensión de rotura.Es una propiedad intensiva; por lo tanto su valor no depende del tamaño delespécimen de ensayo. Sin embargo, depende de otros factores, tales como lapreparación del especímen, la presencia o no de defectos superficiales, y latemperatura del medioambiente y del material.Las tensiones de rotura rara vez son consideradas en el diseño deelementos dúctiles, pero sin embargo son muy importantes en el diseño deelementos frágiles. Las mismas se encuentran tabuladas para los materialesmás comunes tales como aleaciones, materialescompuestos, cerámicos, plásticos, y madera.La tensión de rotura es definida como una tensión que se mide en unidades de fuerza porunidad de áreaEn el sistema internacional, la unidad es el pascal (Pa) (o un múltiplo del mismo, a menudo elmegapascal (MPa), utilizando el prefijo Mega); o, equivalente al Pascal, Newtonpor metrocuadrado (N/m²).
  29. 29. CONCENTRACION DE ESFUERZOS(Stress Concentration).El concepto de concentración deesfuerzos, se refiere al estadomacroscópico de esfuerzos, y tiene unsignificado único para problemas en elplano que involucran la definición deesfuerzo promedio.Entonces si se barrena un agujero en unaplaca sometida a tensión, el esfuerzopresente en el elemento es constantesiempre y cuando se mida a una distanciaapreciable del agujero, pero el esfuerzotangencial en el borde del agujero severía incrementandoconsiderablemente.
  30. 30. Kf= factor de concentración de esfuerzos..

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