trabajo final de resisitencia de materiales
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INFORME TÉCNICO
A : Ing. ANGEL NARCIZO AQUINO FERNANDEZ Docente de la UCCI “HUANCAYO”
DE : KEVIN BALTAZAR ZUÑIGA
POOL ERIK BASTIDAS CERRÓN
LENIN ROOSELVER PARIONA RODRIGUEZ
JHON BRIAN RIBBECK SOTO Estudiantes de la Carrera Profesional de Ingeniería
ASUNTO : PROPIEDADES MECANICAS DE LOS
MATERIALES
FECHA : Huancayo, 8 de Abril de 2016
RESUMEN
Como se ha mencionado, la Ingeniería y específicamente el área de
materiales han tenido un gran desarrollo en los últimos años. La
creación de nuevos materiales y la capacidad de modificar las
propiedades de algunos ya existentes, han generado que la selección de
materiales en cualquier diseño sea una de las principales
consideraciones. En este capítulo se analizaran las propiedades
mecánicas con las que cuenta los materiales que se utilizan en la
industria. Las propiedades mecánicas indican el comportamiento de un
material cuando se encuentra sometido a fuerzas exteriores. La
respuesta de los materiales a las fuerzas aplicadas depende del tipo de
enlace, disposición estructural de los átomos o moléculas, tipo y
número de imperfecciones, que están siempre presentes en los sólidos,
excepto en raras circunstancias. Algunas de las propiedades mecánicas
más importantes son la resistencia, la dureza, la ductilidad y la rigidez.
Así, fijada la solicitación exterior es evidente que la deformación que se
origina y, en consecuencia, la tensión creada en el sólido elástico
depende de las fuerzas de atracción molecular, es decir, de la estructura
cristalina del material. A pesar de la considerable complejidad de los
materiales ingenieriles todos los materiales sometidos a cargas se
pueden clasificar en tres grupos principales de acuerdo con el
mecanismo que ocurre durante su deformación bajo las fuerzas
aplicadas.
INDICE
Tabla de contenido INTRODUCCION .............................................................................................................................. 4
CONTENIDO ..................................................................................................................................... 5
ELASTICIDAD .............................................................................................................................. 5
Conceptos Básicos del Grafico Curva esfuerzo-ruptura ............................................................. 6
Conceptos Básicos del Grafico Curva esfuerzo-ruptura ............................................................. 6
PLASTICIDAD ............................................................................................................................... 7
DUREZA......................................................................................................................................... 8
Las escalas de Dureza ................................................................................................................. 8
FRAGILIDAD .............................................................................................................................. 10
FATIGA ........................................................................................................................................ 11
ACRITUD ..................................................................................................................................... 12
RESILIENCIA .............................................................................................................................. 12
ESFUERZO Y DEFORMACIÓN ................................................................................................ 13
Esfuerzo de Compresión ........................................................................................................... 15
Esfuerzo de Flexión ................................................................................................................... 15
Esfuerzo de Tracción-Tensión .................................................................................................. 17
Esfuerzo de Torsión .................................................................................................................. 18
CONCLUSIONES ............................................................................................................................ 19
RECOMENDACIONES ................................................................................................................... 20
REFERENCIAS ................................................................................................................................ 21
INTRODUCCION
Con respecto al documento es un honor dirigirme a Ud. Para saludarlo e
informar lo siguiente.
El presente informe técnico está dedicado a las propiedades mecánicas de los
materiales. Muchos materiales, cuando prestan servicio, están sometidos a
fuerzas o cargas ejemplos de ellos son los revestimientos refractarios de los
hornos, las aleaciones de aluminio con las cuales se construyen las alas de los
aviones, el acero de los ejes de los automóviles o las vigas y pilares de los
edificios. En tales situaciones es necesario conocer las características del
material y diseñar la pieza de tal manera que cualquier deformación resultante
no sea excesiva y no se produzca la rotura. El comportamiento mecánico o las
propiedades mecánicas de un material reflejan la relación entre la fuerza
aplicada y la respuesta del material (o sea, su deformación).Las propiedades
mecánicas a tocar en este informe son las más importantes las cuales son la
plasticidad, elasticidad, dureza, fragilidad, acritud, fatiga, resiliencia, esfuerzo
y deformación. Las propiedades mecánicas de los materiales refieren la
capacidad de cada material en estado sólido a resistir acciones de cargas o
fuerzas dinámicas, fuerzas estáticas y las fuerzas cíclicas.
CONTENIDO
ELASTICIDAD
Se refiere a la propiedad que presentan los materiales de volver a su estado inicial cuando
se aplica una fuerza sobre él. La deformación recibida ante la acción de una fuerza o carga
no es permanente, volviendo el material a su forma original al retirarse la carga. En física el
término elasticidad designa la propiedad mecánica de ciertos materiales de sufrir
deformaciones reversibles cuando se encuentran sujetos a la acción de fuerzas exteriores y
de recuperar la forma original si estas fuerzas exteriores se eliminan.
Conceptos Básicos del Grafico Curva esfuerzo-ruptura: Método para registrar los resultados de una serie de pruebas de termo fluencia graneando el
esfuerzo aplicado en función del tiempo de ruptura.
Deformación (concepto usual en ingeniería) Grado en que se deforma un material por
unidad de longitud en un ensayo de tensión.
Deformación elástica: Deformación del material que desaparece cuando se anula o retira la
carga.
Deformación plástica: Alteración permanente de la longitud del material cuando se aplica
una carga y después se retira.
Deformación real: Deformación efectivamente producida cuando se aplica una carga a un
material.
Conceptos Básicos del Grafico Curva esfuerzo-ruptura:
Método para registrar los resultados de una serie de pruebas de termo fluencia graneando el
esfuerzo aplicado en función del tiempo de ruptura.
Deformación (concepto usual en ingeniería) Grado en que se deforma un material por
unidad de longitud en un ensayo de tensión.
Deformación elástica: Deformación del material que desaparece cuando se anula o retira la
carga.
Deformación plástica: Alteración permanente de la longitud del material cuando se aplica
una carga y después se retira.
Deformación real: Deformación efectivamente producida cuando se aplica una carga a un
material.
PLASTICIDAD
Capacidad de un material a deformarse ante la acción de una carga, permaneciendo la
deformación al retirarse la misma. Es decir es una deformación permanente e
irreversible. La plasticidad es la propiedad mecánica de un material inelástico, natural,
artificial, biológico o de otro tipo, de deformarse permanente e irreversiblemente cuando se
encuentra sometido a tensiones por encima de su rango elástico, es decir, por encima de su
límite elástico. En los metales, la plasticidad se explica en términos de desplazamientos
irreversibles de dislocaciones. En los materiales elásticos, en particular en muchos metales
dúctiles, un esfuerzo uniaxial de tracción pequeño lleva aparejado un comportamiento
elástico. Eso significa que pequeños incrementos en la tensión de tracción comporta
pequeños incrementos en la deformación, si la carga se vuelve cero de nuevo el cuerpo
recupera exactamente su forma original, es decir, se tiene una deformación completamente
reversible. Sin embargo, se ha comprobado experimentalmente que existe un límite,
llamado límite elástico, tal que si cierta función homogénea de las tensiones supera dicho
límite entonces al desaparecer la carga quedan deformaciones remanentes y el cuerpo no
vuelve exactamente a su forma. Es decir, aparecen deformaciones no-reversibles.
Este tipo de comportamiento elasto-plástico descrito más arriba es el que se encuentra en la
mayoría de metales conocidos, y también en muchos otros materiales. El comportamiento
perfectamente plástico es algo menos frecuente, e implica la aparición de deformaciones
irreversibles por pequeña que sea la tensión, la arcilla de modelar y la plastilina se
aproximan mucho a un comportamiento perfectamente plástico. Otros materiales además
presentan plasticidad con endurecimiento y necesitan esfuerzos progresivamente más
grandes para aumentar su deformación plástica total. E incluso los comportamientos
anteriores pueden ir acompañados de efectos viscosos, que hacen que las tensiones sean
mayores en casos de velocidades de deformación altas, dicho comportamiento se conoce
con el nombre de visco-plasticidad. La plasticidad de los materiales está relacionada con
cambios irreversibles en esos materiales. A diferencia del comportamiento elástico que es
termodinámicamente reversible, un cuerpo que se deforma plásticamente experimenta
cambios de entropía, como desplazamientos de las dislocaciones. En el comportamiento
plástico parte de la energía mecánica se disipa internamente, en lugar de transformarse en
energía potencial elástica.
DUREZA
Es la resistencia de un cuerpo a ser rayado por otro. Opuesta a duro es blando. El diamante
es duro porque es difícil de rayar. Es la capacidad de oponer resistencia a la deformación
superficial por uno más duro. La dureza es la oposición que ofrecen los materiales a
alteraciones como la penetración, la abrasión, el rayado, la cortadura, las deformaciones
permanentes; entre otras. También puede definirse como la cantidad de energía que absorbe
un material ante un esfuerzo antes de romperse o deformarse. Por ejemplo: la madera puede
rayarse con facilidad, esto significa que no tiene mucha dureza, mientras que el vidrio es
mucho más difícil de rayar. En metalurgia la dureza se mide utilizando un durómetro para
el ensayo de penetración. Dependiendo del tipo de punta empleada y del rango de cargas
aplicadas, existen diferentes escalas, adecuadas para distintos rangos de dureza. El interés
de la determinación de la dureza en los aceros estriba en la correlación existente entre la
dureza y la resistencia mecánica, siendo un método de ensayo más económico y rápido que
el ensayo de tracción, por lo que su uso está muy extendido. Hasta la aparición de la
primera máquina Brinell para la determinación de la dureza, ésta se medía de forma
cualitativa empleando una lima de acero templado que era el material más duro que se
empleaba en los talleres.
Las escalas de Dureza
Dureza Brinell: Emplea como punta una bola de acero templado o carburo de W. Para
materiales duros, es poco exacta pero fácil de aplicar. Poco precisa con chapas de menos de
6mm de espesor. Estima resistencia a tracción.
Dureza Knoop: Mide la dureza en valores de escala absolutas, y se valoran con la
profundidad de señales grabadas sobre un mineral mediante un utensilio con una punta de
diamante al que se le ejerce una fuerza estándar.
Dureza Rockwell: Se utiliza como punta un cono de diamante (en algunos casos bola de
acero). Es la más extendida, ya que la dureza se obtiene por medición directa y es apto para
todo tipo de materiales. Se suele considerar un ensayo no destructivo por el pequeño
tamaño de la huella.
Rockwell superficial: Existe una variante del ensayo, llamada Rockwell superficial, para la
caracterización de piezas muy delgadas, como cuchillas de afeitar o capas de materiales que
han recibido algún tratamiento de endurecimiento superficial.
Dureza Rosiwal: Mide en escalas absoluta de durezas, se expresa como la resistencia a la
abrasión medias en pruebas de laboratorio y tomando como base el corindón con un valor
de 1000.
Dureza Shore: Emplea un escleroscopio. Se deja caer un indentador en la superficie del
material y se ve el rebote. Es adimensional, pero consta de varias escalas. A mayor rebote -
> mayor dureza. Aplicable para control de calidad superficial. Es un método elástico, no de
penetración como los otros.
Dureza Vickers: Emplea como penetrador un diamante con forma de pirámide
cuadrangular. Para materiales blandos, los valores Vickers coinciden con los de la escala
Brinell. Mejora del ensayo Brinell para efectuar ensayos de dureza con chapas de hasta
2mm de espesor.
Dureza Webster: Emplea máquinas manuales en la medición, siendo apto para piezas de
difícil manejo como perfiles largos extruidos. El valor obtenido se suele convertir a valores
Rockwell.
En mineralogía se utiliza la escala de Mohs, creada por el Alemán Friedrich Mohs en 1820,
que mide la resistencia al rayado de los materiales:
Dureza Mineral Composición química
1 Talco, (se puede rayar fácilmente con la uña) Mg3Si4O10(OH)2
2 Yeso, (se puede rayar con la uña con más dificultad) CaSO4·2H2O
3 Calcita, (se puede rayar con una moneda de cobre) CaCO3
4 Fluorita, (se puede rayar con un cuchillo) CaF2
5 Apatita, (se puede rayar difícilmente con un cuchillo) Ca5(PO4)3(OH-,Cl-,F-)
6 Feldespato, (se puede rayar con una cuchilla de acero) KAlSi3O8
7 Cuarzo, (raya el acero) SiO2
8 Topacio, Al2SiO4(OH-,F-)2
9 Corindón, (sólo se raya mediante diamante) Al2O3
10 Diamante, (el mineral natural más duro) C
FRAGILIDAD
La fragilidad se relaciona con la cualidad de los objetos y materiales de romperse con
facilidad. Aunque técnicamente la fragilidad se define más propiamente como la capacidad
de un material de fracturarse con escasa deformación. Por el contrario, los materiales
dúctiles o tenaces se rompen tras sufrir acusadas deformaciones, generalmente de tipo
deformaciones plásticas, tras superar el límite elástico. Los materiales frágiles que no se
deforman plásticamente antes de la fractura suelen dan lugar a "superficies
complementarias" que normalmente encajan perfectamente. Curvas representativas de
Tensión-Deformación de un material frágil (rojo) y un material dúctil y tenaz (azul).
La rotura frágil tiene la peculiaridad de absorber relativamente poca energía, a
diferencia de la rotura dúctil, ya que la energía absorbida por unidad de volumen
viene dada por:
Si un material se rompe prácticamente sin deformación las componentes del tensor
deformación resultan pequeñas y la suma anterior resulta en una cantidad
relativamente pequeña.
La fragilidad de un material además se relaciona con la velocidad de propagación o
crecimiento de grietas a través de su seno. Esto significa un alto riesgo de fractura
súbita de los materiales con estas características una vez sometidos a esfuerzos. Por
el contrario los materiales tenaces son aquellos que son capaces de frenar el avance
de grietas.
Otros términos frecuentemente confundidos con la fragilidad que deben ser
aclarados:
Lo opuesto a un material muy frágil es un material dúctil.
Por otra parte la dureza no es opuesto a la fragilidad, ya que la dureza es la
propiedad de alterar solo la superficie de un material, que es algo totalmente
independiente de si ese material cuando se fractura tiene o no deformaciones
grandes o pequeñas. Como ejemplo podemos citar el diamante que es el material
más duro que existe, pero es extremadamente frágil.
La tenacidad puede estar relacionada con la fragilidad según el módulo de
elasticidad, pero en principio un material puede ser tenaz y poco frágil (como
ciertos aceros) y puede ser frágil y nada tenaz (como el barro cocido).
FATIGA
La fatiga de materiales se refiere a un fenómeno por el cual la rotura de los materiales bajo
cargas dinámicas cíclicas se produce más fácilmente que con cargas estáticas. Aunque es un
fenómeno que, sin definición formal, era reconocido desde la antigüedad, este
comportamiento no fue de interés real hasta la Revolución Industrial, cuando, a mediados
del siglo XIX comenzaron a producir las fuerzas necesarias para provocar la rotura con
cargas dinámicas son muy inferiores a las necesarias en el caso estático; y a desarrollar
métodos de cálculo para el diseño de piezas confiables. Este no es el caso de materiales de
aparición reciente, para los que es necesaria la fabricación y el ensayo de prototipos.
Las curvas S-N se obtienen a través de una serie de ensayos donde una probeta del material
se somete a tensiones cíclicas con una amplitud máxima relativamente grande
(aproximadamente 2/3 de la resistencia estática a tracción). Se cuentan los ciclos hasta
rotura. Este procedimiento se repite en otras probetas a amplitudes máximas decrecientes.
Los resultados se representan en un diagrama de tensión, S, frente al logaritmo del número
N de ciclos hasta la rotura para cada una de las probetas. Los valores de S se toman
normalmente como amplitudes de la tensión.
Se pueden obtener dos tipos de curvas S-N. A mayor tensión, menor número de ciclos hasta
rotura. En algunas aleaciones férreas y en aleaciones de titanio, la curva S-N se hace
horizontal para valores grandes de N, es decir, existe una tensión límite, denominada límite
de fatiga, por debajo del cual la rotura por fatiga no ocurrirá.
En la Curva S-N de un Aluminio frágil, la curva decrecería y tiende a decrecer hasta llegar
a rotura.
Suele decirse, de manera muy superficial, que muchas de las aleaciones no férreas
(aluminio, cobre, magnesio, etc.) no tienen un límite de fatiga, dado que la curva S-N
continúa decreciendo al aumentar N. Según esto, la rotura por fatiga ocurrirá
independientemente de la magnitud de la tensión máxima aplicada, y por tanto, para estos
materiales, la respuesta a fatiga se especificaría mediante la resistencia a la fatiga que se
define como el nivel de tensión que produce la rotura después de un determinado número
de ciclos. Sin embargo, esto no es exacto: es ingenuo creer que un material se romperá al
cabo de tantos ciclos, no importa que pequeña sea la tensión presente.
ACRITUD
El Endurecimiento por deformación (también llamado endurecimiento en frío o por
acritud) es el endurecimiento de un material por una deformación plástica a nivel
macroscópico que tiene el efecto de incrementar la densidad de dislocaciones del material.
A medida que el material se satura con nuevas dislocaciones, se crea una resistencia a la
formación de nuevas dislocaciones. Esta resistencia a la formación de dislocaciones se
manifiesta a nivel macroscópico como una resistencia a la deformación plástica. En
cristales metálicos, es usual que las dislocaciones formen una deformación irreversible a
escala microscópica, y terminan por producir una reestructuración a medida que se
propagan por la estructura del cristal. A temperaturas normales las dislocaciones se
acumulan en lugar de aniquilarse, y sirven como defectos puntuales u obstáculos que
impiden significativamente su movimiento. Esto lleva a un incremento en la resistencia del
material y a la consecuente disminución en la ductilidad.
RESILIENCIA
Se llama resiliencia de un material a la energía de deformación (por unidad de volumen)
que puede ser recuperada de un cuerpo deformado cuando cesa el esfuerzo que causa la
deformación. La resiliencia es igual al trabajo externo realizado para deformar un material
hasta su límite elástico:
En términos simples es la capacidad de memoria de un material para recuperarse de una
deformación, producto de un esfuerzo externo. El ensayo de resiliencia se realiza mediante
el Péndulo de Charpy, también llamado prueba Charpy.
Se diferencia de la tenacidad en que ésta cuantifica la cantidad de energía almacenada por el
material antes de romperse, mientas que la resiliencia tan sólo da cuenta de la energía
almacenada durante la deformación elástica. La relación entre resiliencia y tenacidad es
generalmente monótona creciente, es decir, cuando un material presenta mayor resiliencia
que otro, generalmente presenta mayor tenacidad. Sin embargo, dicha relación no es lineal.
La tenacidad corresponde al área bajo la curva de un ensayo de tracción entre la
deformación nula y la deformación correspondiente al límite de rotura (resistencia última a
la tracción).
La resiliencia es la capacidad de almacenar energía en el periodo elástico, y corresponde al
área bajo la curva del ensayo de tracción entre la deformación nula y el límite de fluencia.
ESFUERZO Y DEFORMACIÓN
El esfuerzo se define aquí como la intensidad de las fuerzas componentes internas
distribuidas que resisten un cambio en la forma de un cuerpo. El esfuerzo se define en
términos de fuerza por unidad de área. Existen tres clases básicas de esfuerzos: tensivo,
compresivo y corte. El esfuerzo se computa sobre la base de las dimensiones del corte
transversal de una pieza antes de la aplicación de la carga, que usualmente se llaman
dimensiones originales.
La deformación se define como el cambio de forma de un cuerpo, el cual se debe al
esfuerzo, al cambio térmico, al cambio de humedad o a otras causas. En conjunción con el
esfuerzo directo, la deformación se supone como un cambio lineal y se mide en unidades de
longitud. En los ensayos de torsión se acostumbra medir la deformación cómo un ángulo de
torsión (en ocasiones llamados detrusión) entre dos secciones especificadas.
Cuando la deformación se define como el cambio por unidad de longitud en una dimensión
lineal de un cuerpo, el cual va acompañado por un cambio de esfuerzo, se denomina
deformación unitaria debida a un esfuerzo. Es una razón o número no dimensional, y es, por
lo tanto, la misma sin importar las unidades expresadas, su cálculo se puede realizar
mediante la siguiente expresión:
e = e / L (14)
Donde:
e: es la deformación unitaria,
e: es la deformación
L: es la longitud del elemento
En la figura se muestra la relación entre la deformación unitaria y la deformación.
Si un cuerpo es sometido a esfuerzo tensivo o compresivo en una dirección dada, no solo
ocurre deformación en esa dirección (dirección axial) sino también deformaciones unitarias
en direcciones perpendiculares a ella (deformación lateral). Dentro del rango de acción
elástica la compresión entre las deformaciones lateral y axial en condiciones de carga
uniaxial (es decir en un solo eje) es denominada relación de Poisson. La extensión axial
causa contracción lateral, y viceversa.
Esfuerzo de Compresión
La resistencia a la compresión es el máximo esfuerzo de compresión que un material es
capaz de desarrollar. Con un material quebradizo que falla en compresión por ruptura, la
resistencia a la compresión posee un valor definido. En el caso de los materiales que no
fallan en compresión por una fractura desmoronante (materiales dúctiles, maleables o
semiviscosos), el valor obtenido para la resistencia a la compresión es un valor arbitrario
que depende del grado de distorsión considerado como falla efectiva del material. Se
muestran diagramas característicos de esfuerzo y deformación para materiales dúctiles y no
dúctiles en compresión:
La figura muestra los diagramas esquemáticos de esfuerzo y deformación para materiales
dúctiles y no dúctiles, ensayados a compresión hasta la ruptura.
Esfuerzo de Flexión
En las vigas la flexión genera momentos internos; en un diagrama de momentos flectores
internos, un momento positivo significa que en su sección transversal, la fibra inferior al eje
neutro (que coincide con el eje centroidal) está sometido a esfuerzos normales de tensión, y
la fibra superior al eje neutro estará sometido a esfuerzos normales de compresión. Sin
embargo, estos esfuerzos no se distribuyen en forma constante, como en los esfuerzos
normales directos, sino que tienen una distribución variable, a partir del eje neutro hasta las
fibras extremas. Se puede deducir como es el comportamiento de la sección transversal
cuando el momento flector interno es negativo, y de igual manera, que en el eje neutro, los
esfuerzos normales son nulos, y máximos para cada caso en las fibras extremas.
La Capacidad resistente a flexión en vigas de acero se define según las siguientes:
La resistencia a flexión de perfiles compactos es una función de la longitud no soportada
conocida como Lb. Si ésta es menor que el parámetro Lp, se considera que la viga cuenta
con un soporte lateral total y por lo tanto su capacidad resistente a flexión es el momento
plástico Mp. Cuando la longitud del elemento es mayor a Lp la resistencia en flexión
disminuye por efecto de pandeo lateral inelástico o pandeo lateral elástico. Si Lb es mayor
que Lp pero menor o igual al parámetro Lr, se trata de un pandeo lateral torsional (PLT)
inelástico. Cuando Lb es mayor que Lr la resistencia del perfil se basa en el pandeo lateral
torsional elástico. La Figura 1 muestra la relación entre la longitud soportada Lb y el
momento resistente Mn (Segui2000). Los parámetros indicados en la figura se obtienen con
las siguientes ecuaciones: Las longitudes Lp y Lr vienen dadas por:
Esfuerzo de Tracción-Tensión
Se denomina tracción al esfuerzo interno a que está sometido un cuerpo por la aplicación de
dos fuerzas que actúan en sentido opuesto, y tienden a estirarlo. Lógicamente, se considera
que las tensiones que tiene cualquier sección perpendicular a dichas fuerzas son normales a
esa sección, y poseen sentidos opuestos a las fuerzas que intentan alargar el cuerpo. Un
cuerpo sometido a un esfuerzo de tracción sufre deformaciones positivas (estiramientos) en
ciertas direcciones por efecto de la tracción. Sin embargo el estiramiento en ciertas
direcciones generalmente va acompañado de acortamientos en las direcciones transversales;
así si en un prisma mecánico la tracción produce un alargamiento sobre el eje "X" que
produce a su vez un encogimiento sobre los ejes "Y" y "Z". Este encogimiento es
proporcional al coeficiente de Poisson (ν):
Cuando se trata de cuerpos sólidos, las deformaciones pueden ser permanentes: en este
caso, el cuerpo ha superado su punto de fluencia y se comporta de forma plástica, de modo
que tras cesar el esfuerzo de tracción se mantiene el alargamiento; si las deformaciones no
son permanentes se dice que el cuerpo es elástico, de manera que, cuando desaparece el
esfuerzo de tracción, aquél recupera su longitud primitiva.
La relación entre la tracción que actúa sobre un cuerpo y las deformaciones que produce se
suele representar gráficamente mediante un diagrama de ejes cartesianos que ilustra el
proceso y ofrece información sobre el comportamiento del cuerpo de que se trate.
Esfuerzo de Torsión
Esfuerzo de Torsión, que es en teoría cualquier vector colineal con un eje geométrico de un
elemento mecánico, debido a la acción de tal carga se produce una torcedura en el elemento
mecánico, que si sobrepasa cierto valor por supuesto termina rompiendo la pieza ó
elemento.
El ángulo de torsión de una barra de sección circular es:
Donde
T = momento torsionante
l = longitud de la barra
G = módulo de rigidez
J = momento polar de inercia del área transversal
Las características de las variables de la ecuación se pueden visualizar en la figura
CONCLUSIONES
En ingeniería, las propiedades mecánicas de los materiales son las características propias
de cada material, que nos permiten diferenciarlos entre ellos.
Es importante tener en cuenta el comportamiento que cada material puede tener al
momento de utilizarlo.
Las propiedades mecánicas de los materiales son elasticidad, plasticidad, dureza,
fragilidad, fatiga, acritud, resiliencia, esfuerzo y deformación.
La elasticidad es la propiedad mecánica de algunos materiales, de sufrir
deformaciones cuando se encuentran sujetos a fuerzas exteriores, y luego
recuperar la forma original.
La plasticidad, es la propiedad que tienen algunos materiales para deformarse
permanentemente cuando se encuentra sometido a una fuerza por encima de su
propiedad elástica.
La dureza es la propiedad que tienen algunos materiales de resistir el rayado y el
corte de su superficie.
La fragilidad, es la propiedad que tienen algunos materiales, en la cual pueden
romperse con facilidad.
La fatiga, es la propiedad que tienen algunos materiales de sufrir una rotura bajo
cargas dinámicas cíclicas que con cargas estáticas.
La acritud es la propiedad que tienen algunos materiales en el cual se endurecen
por una deformación plástica.
La resiliencia es la propiedad que tienen algunos materiales, para recuperarse de
una deformación.
El esfuerzo es la propiedad que tienen algunos materiales mediante el cual la
intensidad de las fuerzas de los componentes internos resiste un cambio en la
forma de un cuerpo.
La deformación, es la propiedad de algunos materiales que consiste en el cambio
de forma de un cuerpo, el cual se debe al esfuerzo, cambios térmicos, en la
humedad, etc.
RECOMENDACIONES
Verificar las propiedades mecánicas de los
materiales antes de hacer uso de estos.
Se pueden hacer pruebas de laboratorio para
verificar dichas propiedades.
Comparar resultados obtenidos en diferentes
partes del mundo
Asegurar y controlar la calidad de las materias
primas y los productos que se obtienen de
ellos, para que cumplan con los
requerimientos especificados por los clientes
Determinar las características de nuevos
materiales antes de que se puedan usar en
forma confiable en los diseños.
REFERENCIAS
Callister, William. “Introducción de la Ciencia e Ingeniería de
Materiales”. Ed. Limusa Wiley, México 2013.
Smith, William “Fundamento de la Ciencia e Ingeniería de
Materiales” Ed. Mc Graw Hill, México 2010.
Robert W Fitzgerald, “Resistencia de Materiales” Fondo Educativo
Interamericano, México 2002.
http://propiedadesmaterialesdeconstruccin.blogspot.pe/2013/04/pro
piedades-mecanicas-de-los-materiales.html