computacion aplicada ocaña y valencia

1. COMPUTACIÓN APLICADA
PROPIEDADES
MECÁNICAS
VINICIO VALENCIA
MONSERRATH OCAÑA
DÉCIMO A
AMBATO-ECUADOR

2. PROPIEDADES QUE TIENEN QUE ACEPTARSE
CONJUNTAMENTE CON EL COMPORTAMIENTO DE
LOS MATERIALES POR DEBAJO DE LA CARGA.
• ANTECEDENTES EN LOS ENSAYOS MECÁNICOS DE
MATERIALES
TIPOS COMUNES DE LAS PROPIEDADES DE LOS
MATERIALES
• ANÁLISIS FALLIDOS

3. ANTECEDENTES EN LOS ENSAYOS
MECÁNICOS DE MATERIALES
 Responde a la determinación de la respuesta
de los materiales a una aplicación de fuerza.
Esfuerzo referencial=
Carga/Area de esfuerzo

4. ESFUERZO DE TRACCION
TIENDE A TIRAR DE UN MIEMBRO
HACIA AFUERA
ESFUERZO DE COMPRESION
TIENDE A APLASTR UN ELEMENTO
ESFUERZO DE TORSION
TIENDE A TORCER UN ELEMENTO
EXFUERZO FLEXIONANTE
TIENDE A FLEXIONAR UN ELEMENTO
ESFUERZO DE CORTE
TIENDE A PARTIR UN ELEMENTO

5.  UNA CARGA QUE SE DEFORMARÁ CAMBIA
DE FORMA.
DEFORMACION= CAMBIO DE LONGITUD
ESFUERZO= DEFORMACION/ LONGITUD DE UN
MIEMBRO
MÁQUINA DE ENSAYO UNIVERSAL
(UTM)
LA UTM ES USADA PARA
MEDIR LA RESPUESTA DE LOS
MATERIALES AL TERCER
VALOR MAYOR DEL ESFUERZO
COMO SON :
TENSIO
N
COMPR
ESION
CORTE

6.  MÁQUINA DE ENSAYOS
UNIVERSAL

7. CONCEPTOS IMPORTANTES
CARGA/ÁREA DE ESFUERZO
ORIGINAL = ESFUERZO
DEFORMACION/LONGITUD
ORIGINAL = DEFORMACION
GEOMETIA DEPENDIENTE DEL
DIAGRAMA --- GEOMETIA
INDEPENDIENTE DEL DIAGRAMA

8. •HABILIDAD DE UN MATERIAL PARA REGRESAR
A SU FORMA ORIGINAL DESPUES DE UNA
CARGAELASTICIDAD
•HABILIDAD DE UN MATERIAL PARA
PERMANECER DEBAJO DE UNA DEFORMACION
PERMAMENTE SIN FRACTURARSEPLASTICIDAD

9. TIPOS COMUNES DE LAS
PROPIEDADES MECÁNICAS
 PROPIEDADES DERIVADAS DEL
DIAGRAMA ESFUERZO-DEFORMACION
 RESISTENCIA DE IMPACTO
 DUREZA
 FATIGA
 FLUENCIA
 RUPTURA POR ESFUERZO

10. PROPIEDADES DERIVADAS DEL
DIAGRAMA ESFUERZO-DEFORMACION
FUERZA
MODULO DE
RESILIENCIA
MODULO DE
TENACIDADDUCTILIDAD
RIGIDEZ

11. RESISTENCIA A LA ROTURA
RESISTENCIA
ALATENSION
ALEACIONES
METÁLICAS= ACERO
COMPUESTOS
= FRP
MÁXIMA TENSIÓN DE RESISTENCIA
DE UN MATERIAL CONTRA EL CAMBIO
DE FORMA, Y ES IGUAL A:
CARGA MAXIMA/
AREA DE ESFUERZO
ORIGINAL

12. ESFUERZO DE COMPRESION:
(FUNDICIONES, T.S. POLÍMEROS,
CERAMICAS)
RESISTENCIA AL CORTE EN
ALEACIONES METÁLICAS Y
COMPUESTAS
RESISTENCIA AL CORTE SIENDO
EL 40% DE LA RESISTENCIA A
TENSIÓN
RESISTENCIA ESPECÍFICA:
ESFUERZO DE TENSION/
DENSIDAD

13. RENDIMIENTO EN EL PUNTO DE TENSIÓN
/ RESISTENCIA A LA FLUENCIA
 EL RENDIMIENTO EN EL PUNTO DE TENSION ES EL ESFUERZO
CORRESPONDIENTE AL INICIO DE UN PUNTO DE LA DEFORMACION PLÁSTICA
ESTE PUNTO EN ALGUNOS
MATERIALES EN EL DIAGRAMA
ESFUERZO/DEFORMACION
ESTA INDICADO POR UNA
REGION PLANA PEQUEÑA
SIN EMBARGO EN LA MAYORIA
DE LOS DIAGRMAS
ESFUERZO/DEFORMACION,
ESTE PUNTO NO ES FACIL DE
LOCALIZAR.
ESE PUNTO ES DETERMINADO
POR UN MÉTODO DE
COMPENSACIÓN Y EL
ESFUERZO ASOCIADO ES
LLAMADO RESISTENCIA A LA
FLUENCIA.

14. RIGIDEZ
ES LA RESISTENCIA DE UN MATERIAL DEBIDO A LA
DEFORMAION ELÁSTICA, Y ESTA DETERMINADO POR EL
MÓDULO DE ELASTICIDAD DE LOS MATERIALES (E) O EL
MODULO DE YOUNG
EL MÓDULO DE ELASTICIDAD DE LOS MATERIALES ESTA
MEDIDO POR LA PENDIENTE DE LA PARTE LINEAL DE LA
CURVA, COMO SE MUESTRA

15.  LA SUBIDA DE LA PENDIENTE (E ), HACE MAS RÍGIDO AL
MATERIAL, EN CERÁMICAS (SiC), EN ALEACIONES
METÁLICAS (ACERO), Y EN MATERIALES COMPUESTOS
TIENEN UNA ALTA RIGIDEZ.
 LA RIGIDEZ ESPEFÍFICA= MÓDULO DE
TENSIÓN/DENSIDAD

16. DUCTILIDAD
 ES UNA MEDIDA DE LA PROPIEDADES
PLÁSTICAS DE UN MATERIAL, Y ES
CALCULADA POR UNA DE LAS 3 FORMULAS
%DUCTIBILIDAD= EAFUERZO A LA
FRACTURA X 100
% ELONGACION= CAMBIO EN
LONGITUD/ LONGITUD ORIGINAL
% DE REDUCCION DE AREA= CAMBIO
EN AREA / AREA ORIGINAL

17. CERAMICAS Y ALEACIONESSON FRÁGILES Y TIENEN POCO O 0% DE DUCTILIDAD. LA
SELECCIÓN DE LOS MATERIALES PARA PROCESOS
MANOFACTURADOS COMO DOBLADO EN FRIO, FORJADO Y
AMPLIADO DEBEN SER BASADOS EN ESTA PROPIEDAD
ALEACIONES FORJADAS
SON DÚCTILES Y LOS POLÍMEROS TIENEN ALTA DUCTILIDAD
30 % AL
50%
DUCTILIDA
D

18. MÓDULO DE RESILIENCIA
 MÁXIMA CANTIDAD DE ENERGÍA ELÁSTICA
POR UNIDAD DE VOLÚMEN QUE UN
MATERIAL PUEDE ABSORVER, A UNA BAJA
VELOCIDAD DE DEFORMACION MEDIDA POR
EL ÁREA DEBAJO DE LA PARTE LINEAL DE LA
CURVA ESFUERZO-DEFORMACION

19. • SELECCIÓN DE MATERIALES PARA
COMPONENTES COMO LA HOJA DE
PRIMAVERA, EL RELOJ, HOJAS DE
CUCHILLOS, PARTES DE MAQUINARIA
POR DEBAJO DE LA VELOCIDAD DE
IMPACTO.
MATERIAL
• ES CONTRARIAMENTE
PROPORCIONAL AL MÓDULO DE
ELASTICIDAD, EL MÁS BAJO MÓDULO
NOS DA MAS RESILIENCIA AL
MATERIAL. ES DIRECTAMENTE
PROPORCIONAL AL LIMITE ELÁSTICO
EL MATERIAL.
PROPIEDADES
DE
RESILIENCIA

20. MODULO DE TENACIDAD
 LA MÁXIMA CUANTÍA
DE ENERGÍA PLÁSTICA
POR VOLÚMEN QUE UN
MATERIAL PUEDE
ABSORVER , A UNA
VELOCIDAD BAJA DE
DEFORMACIÓN PARA
PRODUCIR FRACTURA
MEDIDA POR EL ÁREA
TOTAL POR DEBAJO DE
LA CURVA ESFUERZO-
DEFORMACION

21. •ES TAMBIEN UNA MEDIDA
RELATIVA PARA LA ABSORCIÓN
DE ENERGÍA COMPATIBLE CON
MATERIALES CON CARGA DE
BAJO IMPACTO (FUERZAS ALTA
VELOCIDAD, DESDELA PRUEBA
DE IMPACTO LA ENERGIA ES
ABSORVIDA POR
ESPECÍMENES, QUE SON
FRACTURADOS
TENACIDAD
• LOS MATERIALES DÚCTILES COMO
LA MAYORIA DE METALES Y
POLÍMEROS TIENEN BUENA
TENACIDAD Y RESISTENCIA DE
IMPACTO. LOS MATERIALES
FRÁGILES COMO CERAMICAS Y
ALEACIONES TIENEN
INSIGNIFICANTE TENACIDAD.
DUCTILIDAD

22. El probador de impacto
Utiliza cualquiera de los dos
probetas estándar, la Charpy
(viga horizontal) de muestras o
la (viga en voladizo vertical)
para medir la energía requerida
(ft/lb) para fracturar la muestra.
Temperatura de transición o
temperatura de ductilidad nula.
Es una temperatura según el cual,
el material es dúctil o se vuelve
frágil. Bajo esta temperatura, la
dureza disminuye.
En la selección de materiales para
una aplicación de baja
temperatura, para evitar la caída
dureza, la temperatura de
transición por el material
seleccionado debe ser inferior a la
temperatura de aplicación.

23. Estudio de la selección de materiales
Dos materiales están disponibles de la siguiente manera:
a. Acero bajo en carbono
b. Aluminio de la misma resistencia a la fluencia como el acero
Seleccione un tipo de material para un auto de choque para las siguientes
aplicaciones
Un caro para choques es mantenerse en buen estado después de un impacto de
baja velocidad
Una mejor protección de la tripulación en caso de colisión de alta velocidad
Aplicación I Aplicación II
1.-Absorción de energía elástica 1.-Absorción de la energía
plástica
2.-Módulo de resilencia 2.-Módulo de tenacidad
3.-Seleccione de un w mayor M.O.R 3.-Selección de un w alto M.oT
4.-Seleccione de un w menor a E 4.-Selección de un w alto en %
5.-Seleccione aluminio (ESt= 3EA1) 5.- Selección de acero (St% el =
Al% el)

24. Dureza
Resistencia de la superficie del material contra sangría y arañazos.
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, etc.
Las propiedad
Se especifica en
los planos de
ingeniería para
fines de
tratamiento o
fabricación.
Las aleaciones
metálicas
Tienen buena dureza,
aleaciones de
fundición y cerámica
son materiales muy
duros
El tipo más común de medida (destructiva) se basa en la calibración ya sea la
profundidad o el diámetro de impresión de la izquierda de obligar a un
penetrador sobre la superficie de los materiales. Otras medidas (no destructiva)
son dependientes de la frecuencia natural la altura de la propiedad de rebote
(orilla) de los materiales.

26. Fatiga
Materiales debido a un fracaso a una tensión alterna repetida (muy por debajo
de la resistencia a la fluencia) se denomina falla por fatiga.
Tiempo
La fallo por fatiga se producen después de una serie de ciclos (vida) de las
tensiones,
La resistencia a la fatiga es un factor importante en el proceso de la
selección de materiales para aplicaciones de carga cíclicos.
Un eje de rotación bajo una carga transversal se utiliza para determinar la
capacidad de un material para resistir tensiones cíclicas. Un punto de la
superficie pasa a través de una inversión completa de la tensión a la
compresión con cada rotación.

27. Límite de resistencia a la fatiga en las que el componente tiene vida
indefinida,
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, materiales polímeros y materiales compuestos son muy sujeto a la
fatiga.

28. Arrastrarse
Es un proceso lento de la deformación plástica que tiene lugar
cuando un material se somete a una condición constante de carga
por debajo de su límite elástico para una cierta cantidad de tiempo.
La mayoría de los metales sólo se arrastran cuando está a una
temperatura elevada 0.5 de su temperatura de fusión absoluta.
Fluencia puede ser un factor de selección importante con metales
de baja temperatura de fusión y polímeros.
El ensayo de fluencia se lleva a cabo simplemente sometiendo una
muestra del tipo de tracción a una tensión constante
El desplazamiento se produce en 3 pasos; disminución constante -
estado, y el aumento de las tasas.

29. Resistencia a la fluencia.- Es la tensión requerida para causar una tasa
media especificada de fluencia a una temperatura dada. Dos velocidades
de fluencia utilizados más comunes son 1% el/100000hr, y 1% el/100000hr.

30. Ruptura
Similares a la fluencia se determina la prueba de ruptura en parte
fallará bajo una carga constante a temperatura elevada, sin embargo,
es diferente de dos maneras
1) Las variables controladas son la tensión y la temperatura
2) La variable medida es el tiempo requerido para la fracaso.
Esta prueba tiene la ventaja de tener menos tiempo para realizar la
prueba.
Ensayo de rotura es importante para metales o cerámica destinados a
un servicio de alta temperatura. Esta prueba no se realiza
normalmente en polímeros.

31. Análisis de fallas
Concentración de tensiones
Si un miembro con carga contiene una ranura, agujero, cualquier
irregularidad en la geometría, la tensión inducida en el elemento en el área
de la ranura se ampliará por un factor de concentración de esfuerzos.
Smax = Kf.S
Donde
Kf.- Es el factor de concentración de esfuerzos y aparece en las tablas de
diferentes irregularidades en la geometría bajo diferentes condiciones de
carga (es decir, la tensión, flexión, torsión)
S.- Es la tensión en el miembro sin cualquier irregularidad en la geometría (es
decir, = (carga / área)
Smax.- Es la tensión local en la región de una concentración de tensiones