Propiedades de los materiales. Comportamiento mecánico

PROPIEDADES DE LOS MATERIALES ENSAYADOS

El aspecto y el comportamiento ante diferentes fenómenos forman el conjunto de propiedades de un material, y estudiando estos, podremos conocer sus aplicaciones. La clasificación habitual de las propiedades de los materiales es:

• Propiedades químicas: los que modifican sus propiedades esenciales como su composición.
• Propiedades físicas: asociadas a procesos físicos en los que tienen lugar cambios de estado o de forma, pero no de composición.

• Térmicas ( dependen de la Tº)

Capacidad  Calorífica.

Calor específico: calor necesario para aumentar 1º (          de masa.)

Dilatación térmica: cambio de longitud de un cuerpo con la Tº.

Conductividad térmica: propiedad de trasferir calor.

• Eléctricas:

• Propiedades mecánicas: aquellas que definen el comportamiento de los materiales en condiciones de uso, mecanizado o conformado, es decir, ante la apuración de una fuerza.

PRINCIPALES PROPIEDADES MECÁNICAS

• La elasticidad: capacidad de un material para recuperar su forma una vez que cesó la fuerza que lo deformaba.
• La plasticidad:   capacidad de deformación de los materiales cuando se aplica una fuerza sin llegar a la rotura, y permanece deformado una vez que cesa la fuerza.
• Maleabilidad: capacidad de un material para extenderse en láminas.
• Ductividad: capacidad de un material para convertirse en hilos.
• Resistencia: capacidad de un material para absorver energía externa.
• Resilencia: capacidad de un material para absorver energía cuando es sometido a un esfuerzo de impacto.

• Fragilidad: facilidad para romperse, opuesto  a resilencia.
• Tenacidad: resistencia a la rotura que opone un material sometido a esfuerzos lentos de deformación ( un material dúctil es más tenaz que uno frágil).
• Fatiga: resistencia de un material a ser sometido a esfuerzos inferiores al de rotura y que son cíclicos y repetitivos.
• Colabilidad: facilidad para fluir y rellenar un molde.
• Maquinabilidad: facilidad para ser mecanizado por arranque de viruta.

COMPORTAMIENTO MECÁNICO

Refleja la relación entre la fuerza o carga aplicada y el esfuerzo o deformación producida.

• Carga: es la fuerza externa aplicada sobre el material. Pueden ser estáticas. ( aplicadas de forma uniforme, no varían con el tiempo o lo hacen lentamente ) o dinámicas ( aplicadas a velocidad elevada)

Las cargas pueden aplicarse de 5 formas distintas:

• Esfuerzo: fuerza igual a la carga y de sentido opuesto.
• Tensión: es el esfuerzo por unidad de superficie, sigma:

• Deformación unitaria       : es la relación entre la deformación absoluta (AL) y la longitud inicial    ( Lo)

• Ensayos mecánicos: las propiedades se determinan en el laboratorio realizando ensayos que tratan de reproducir las condiciones a las que va a ser sometido el material.

• Ensayo de tracción: se lleva a cabo en la ‘’máquina universal de ensayos’’, aplicando fuerza de tracción a una probeta sujeta por un extremo a un cabezal móvil.

Se sujeta mediante mordazas y con una célula de carga medimos la fuerza aplicada.

Una forma de obtener la máxima información es representar la tensión (v) frente a la deformación unitaria (    )-

• ZONA O-P

Se cumple la ley de HOOKE el alargamiento es proporcional al esfuerzo, se ajusta a una recta, cuya pendiente es el ‘’módulo de elasticidad’’ ó el ‘’módulo de young’’

En esta zona si cesan las fuerzas, el material recupera su longitud inicial, es elástico. Cuando mayor es el módulo de Young más rígido es el material.

• ZONA P-M

El material deja de ser elástico, es plástico.

Como no existe un valor definido por el cual un material pase de ser elástico a plástico se define el ‘’límite elástico convencional’’ a aquella tensión que provoque un 0.2% de deformación.

Ejemplo: la probeta de 100 cm se estira 0.2% ¿   ?

                    En esta zona llegamos hasta el punto M que es la tensión máxima que soporta la probeta.

• ZONA M-R

Se caracteriza por un adelgazamiento de la probeta, estricción de la zona donde se producirá la rotura, el alargamiento es rápido y las fuerzas que se aplican disminuyen en vez de aumentar.

ECUACIONES

• Módulo de Young.

• Tensión.

• Def. unitaria.

• Resistencia máxima a la tracción.

• % de alargamiento.

• Estricción.

• % de estricción.

UNIDADES

Fuerza en Newtons

Area en m2

1Kg = 9.81N

1MPa= 106 Pa

 1 GPa= 109

Un acero dulce tiene una resistencia a la tracción de 4000 Kg/cm2. ¿ Qué esfuerzo puede admitir una barra de este acero con          = 25 mm, sin que llegue a romperse? Dá la respuesta en Kg/f y N.

Se dispone de un cable de acero de 12 m de longitud y 80 mm2 de sección. Al someterlo a una carga axial de 100 KN, llega a medir 12,078m. CALCULA; a) deformación unitaria. B) el módulo de elasticidad, E del acero.

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