El documento describe el diseño de una varilla de suspensión que debe resistir una fuerza de 45,000 libras. Se calcula que la sección transversal de la varilla debe ser de 1.8 pulgadas cuadradas para resistir el estrés máximo permitido de 25,000 psi. Sin embargo, la varilla también debe cumplir con requisitos de elongación mínima, por lo que su sección transversal final se determina en 2.7 pulgadas cuadradas con un diámetro de 1.85 pulgadas.
9.3 sistemas de deslizamiento en diferentes cristalesGM Manufacturing
El documento describe los sistemas de deslizamiento en diferentes estructuras cristalinas metálicas. Un sistema de deslizamiento consiste en un plano y una dirección de movimiento. En los cristales cúbicos de cara centrada, el deslizamiento ocurre en los planos {111} en la dirección <110>. En los cristales cúbicos centrados en el cuerpo, el deslizamiento ocurre en los planos {110}, {123} y {112} con direcciones <111>. En los cristales de empaquetamiento hexagonal compacto, el desl
Este documento describe el ensayo de impacto Charpy, el cual determina la tenacidad de un material mediante el uso de un péndulo que golpea una probeta entallada. Explica que se mide la energía absorbida por la probeta y que existen dos modos de golpear la probeta: Charpy e Izod. También define la mecánica de fractura frágil y dúctil y cómo se relacionan con la deformación del material.
Este documento describe diferentes tipos de imperfecciones cristalinas. Se clasifican en defectos puntuales como vacantes, átomos intersticiales e impurezas; defectos lineales llamados dislocaciones como de cuña y helicoidales; y defectos bidimensionales. Las imperfecciones afectan propiedades físicas, mecánicas y de ingeniería de los materiales.
Defectos o imperfecciones en los sistemas cristalinosJuan Carlos Corpi
Los defectos en las estructuras cristalinas incluyen defectos puntuales (como vacancias y átomos intersticiales), defectos lineales (como dislocaciones de tornillo, borde y mixtas), y defectos superficiales (como superficies y fronteras de grano). Estos defectos afectan las propiedades de los materiales y se clasifican en tres tipos: puntuales, lineales y superficiales.
El documento describe el concepto de fatiga de materiales, la cual ocurre cuando un material es sometido a cargas cíclicas repetidas. Esto puede causar grietas microscópicas que conducen a una falla repentina, incluso si las cargas están dentro de los límites estáticos. El documento también explica cómo realizar pruebas de fatiga, cómo se representan los resultados en un diagrama de S-N, y los factores que afectan la resistencia a la fatiga de un material.
1) El documento presenta fórmulas y cálculos para determinar defectos en materiales cristalinos como vacantes, átomos sustitucionales e intersticiales. Incluye ejemplos de cálculo de densidad, fracción atómica y número de defectos por unidad de volumen o masa para diferentes materiales como cobre, paladio, litio y plomo.
2) También explica la relación entre tensión uniaxial aplicada y esfuerzo cortante resultante que actúa en sistemas de deslizamiento de un monocrist
El documento presenta un resumen del tema III sobre torsión. Explica conceptos como par de torsión, esfuerzo cortante, ángulo de deformación torsional y fórmulas para calcularlos. También cubre temas como torsión en tubos de pared delgada, acoplamientos por bridas y torsión en secciones no circulares. Finalmente, incluye gráficos y tablas sobre diseño para elementos sometidos a torsión.
Este documento introduce los conceptos fundamentales de la mecánica de materiales, incluyendo esfuerzo, deformación, módulo de Young y diferentes tipos de esfuerzo como tensión, compresión y corte. Explica cómo estos conceptos se pueden ilustrar en una barra sometida a fuerzas axiales y cómo se relacionan esfuerzo y deformación a través de la ley de Hooke. También cubre conceptos como momento polar de inercia y su aplicación al esfuerzo por torsión.
9.3 sistemas de deslizamiento en diferentes cristalesGM Manufacturing
El documento describe los sistemas de deslizamiento en diferentes estructuras cristalinas metálicas. Un sistema de deslizamiento consiste en un plano y una dirección de movimiento. En los cristales cúbicos de cara centrada, el deslizamiento ocurre en los planos {111} en la dirección <110>. En los cristales cúbicos centrados en el cuerpo, el deslizamiento ocurre en los planos {110}, {123} y {112} con direcciones <111>. En los cristales de empaquetamiento hexagonal compacto, el desl
Este documento describe el ensayo de impacto Charpy, el cual determina la tenacidad de un material mediante el uso de un péndulo que golpea una probeta entallada. Explica que se mide la energía absorbida por la probeta y que existen dos modos de golpear la probeta: Charpy e Izod. También define la mecánica de fractura frágil y dúctil y cómo se relacionan con la deformación del material.
Este documento describe diferentes tipos de imperfecciones cristalinas. Se clasifican en defectos puntuales como vacantes, átomos intersticiales e impurezas; defectos lineales llamados dislocaciones como de cuña y helicoidales; y defectos bidimensionales. Las imperfecciones afectan propiedades físicas, mecánicas y de ingeniería de los materiales.
Defectos o imperfecciones en los sistemas cristalinosJuan Carlos Corpi
Los defectos en las estructuras cristalinas incluyen defectos puntuales (como vacancias y átomos intersticiales), defectos lineales (como dislocaciones de tornillo, borde y mixtas), y defectos superficiales (como superficies y fronteras de grano). Estos defectos afectan las propiedades de los materiales y se clasifican en tres tipos: puntuales, lineales y superficiales.
El documento describe el concepto de fatiga de materiales, la cual ocurre cuando un material es sometido a cargas cíclicas repetidas. Esto puede causar grietas microscópicas que conducen a una falla repentina, incluso si las cargas están dentro de los límites estáticos. El documento también explica cómo realizar pruebas de fatiga, cómo se representan los resultados en un diagrama de S-N, y los factores que afectan la resistencia a la fatiga de un material.
1) El documento presenta fórmulas y cálculos para determinar defectos en materiales cristalinos como vacantes, átomos sustitucionales e intersticiales. Incluye ejemplos de cálculo de densidad, fracción atómica y número de defectos por unidad de volumen o masa para diferentes materiales como cobre, paladio, litio y plomo.
2) También explica la relación entre tensión uniaxial aplicada y esfuerzo cortante resultante que actúa en sistemas de deslizamiento de un monocrist
El documento presenta un resumen del tema III sobre torsión. Explica conceptos como par de torsión, esfuerzo cortante, ángulo de deformación torsional y fórmulas para calcularlos. También cubre temas como torsión en tubos de pared delgada, acoplamientos por bridas y torsión en secciones no circulares. Finalmente, incluye gráficos y tablas sobre diseño para elementos sometidos a torsión.
Este documento introduce los conceptos fundamentales de la mecánica de materiales, incluyendo esfuerzo, deformación, módulo de Young y diferentes tipos de esfuerzo como tensión, compresión y corte. Explica cómo estos conceptos se pueden ilustrar en una barra sometida a fuerzas axiales y cómo se relacionan esfuerzo y deformación a través de la ley de Hooke. También cubre conceptos como momento polar de inercia y su aplicación al esfuerzo por torsión.
1. Se resume un documento sobre el diagrama de fases hierro-carbono. Se determinan los porcentajes de los microconstituyentes en una aleación Fe-3.5% C y se describe la curva de solidificación de una aleación Fe-0.45% C.
2. Se analiza la estructura resultante de un acero al carbono de 0.45% C después de un normalizado y se calcula el porcentaje de ferrita en la perlita diluida.
3. Se comparan los efectos de velocidades de enfriamiento mayores a la de equilibrio
Diseño de flechas o ejes (factores de resistencia a la fatiga)Angel Villalpando
1) El documento discute factores que modifican el límite de resistencia a la fatiga de elementos mecánicos como el tamaño, la superficie, la carga, la temperatura y la confiabilidad. 2) Explica que el límite de resistencia a la fatiga en condiciones reales no iguala los valores obtenidos en el laboratorio debido a diferencias en el material, manufactura, entorno y diseño. 3) Proporciona ecuaciones para calcular factores de corrección para la resistencia a la fatiga que consideran estos efectos.
El documento describe los diferentes tipos de defectos en las estructuras cristalinas. Explica que existen tres tipos principales de defectos: defectos puntuales como vacancias, átomos sustitucionales e intersticiales; defectos de superficie como la superficie del material y fronteras de grano; y defectos lineales como las dislocaciones.
El documento describe los conceptos de esfuerzo, deformación y la relación entre ellos. Explica que la curva esfuerzo-deformación muestra la relación entre la intensidad de las fuerzas internas que resisten un cambio de forma y la magnitud de dicho cambio. Además, define zonas clave de la curva como la zona elástica, la meseta de fluencia y el endurecimiento por deformación.
Este documento trata sobre la torsión en flechas y cómo calcular el ángulo de torsión entre diferentes puntos de una flecha sometida a pares de torsión. Explica la fórmula para calcular el ángulo de torsión y presenta cuatro ejemplos numéricos de cómo aplicar la fórmula a diferentes configuraciones de flechas y pares de torsión.
Este documento describe las estructuras cristalinas y amorfas en estado sólido. Explica las celdas unitarias, redes de Bravais, parámetros de red e índices de Miller que caracterizan las estructuras cristalinas. También describe las estructuras amorfas, cristalinas principales como cúbica simple, cúbica centrada en el cuerpo y cúbica centrada en las caras, incluyendo sus parámetros como número de átomos por celda y factor de empaquetamiento.
Este documento presenta conceptos fundamentales de mecánica de materiales como esfuerzo, deformación unitaria, tensión, compresión y cortante. Explica cómo se determinan los esfuerzos en elementos estructurales sometidos a cargas axiales y cómo se calcula la deformación unitaria. También describe propiedades mecánicas de materiales como elasticidad, plasticidad y termofluencia mediante diagramas de esfuerzo-deformación unitaria. Por último, incluye ejemplos numéricos para ilustrar los conceptos.
El ensayo de tracción consiste en someter una probeta normalizada de un material a un esfuerzo axial creciente hasta la rotura. Se mide la deformación de la probeta a medida que aumenta la carga aplicada, representando los resultados en un gráfico de tensión versus deformación. La curva resultante muestra diferentes zonas como la elástica, en la que la deformación es proporcional a la tensión, y la plástica, en la que la deformación continúa sin aumento de la carga. El ensayo proporciona propiedades mecá
El documento describe el proceso de metalurgia de polvos, donde partes se fabrican comprimiendo polvo metálico en un molde y luego calentándolo. Esto permite fabricar piezas de materiales con puntos de fusión altos de manera económica. El documento también explica los pasos del proceso, incluyendo la preparación del polvo, compactación y sinterizado, así como consideraciones sobre las características del polvo.
Este documento define conceptos clave como esfuerzo, deformación y diagrama esfuerzo-deformación en ingeniería de materiales. Explica que el esfuerzo mide la fuerza aplicada sobre un área, la deformación mide los cambios de forma de un cuerpo, y el diagrama esfuerzo-deformación relaciona ambos conceptos. También resume la ley de Hooke sobre la proporcionalidad entre esfuerzo y deformación. Incluye ejemplos numéricos para ilustrar los conceptos.
Esfuerzo y deformación flor maria arevalofmarevalo
El documento describe conceptos fundamentales de esfuerzo y deformación en ingeniería mecánica. Explica que el esfuerzo representa la intensidad de las fuerzas internas en un material por unidad de área y que la deformación es el cambio de longitud de un material debido a una fuerza aplicada. También presenta la relación entre esfuerzo y deformación unitaria conocida como la ley de Hooke.
Este documento trata sobre conceptos fundamentales de esfuerzo y resistencia de materiales. Explica que el esfuerzo es la fuerza por unidad de área y describe los diferentes tipos de esfuerzo como tracción, compresión, flexión y torsión. También cubre temas como la ley de Hooke, deformación, fatiga de materiales y diagramas de esfuerzo-deformación. Contiene ejemplos numéricos para ilustrar los conceptos.
Este documento describe los procesos de solidificación y fundición de metales. Explica que la fundición involucra calentar el metal hasta que se derrite, verterlo en un molde y dejar que se enfríe y solidifique tomando la forma del molde. Los moldes pueden ser desechables, hechos de arena u otros materiales, o permanentes de metal. La fundición permite crear piezas complejas y es uno de los procesos de manufactura más versátiles.
Este documento describe un ensayo de flexión estática realizado para determinar las propiedades mecánicas de diferentes materiales. Se explica la teoría del ensayo, los materiales y probetas utilizadas, y los cálculos para obtener el módulo de elasticidad y resistencia a la flexión. Los resultados muestran que la probeta de acero no es adecuada debido a su comportamiento dúctil, mientras que para la probeta de fundición se calculan un módulo de elasticidad de 29215 MPa y una resistencia a la flexión de
Este documento describe los procedimientos para realizar una prueba de tensión destructiva en una probeta de material. Se detallan los pasos para preparar la probeta midiendo sus dimensiones iniciales, colocarla en la máquina de ensayo y asegurarse de que esté alineada correctamente. Luego se grafica la fuerza aplicada contra la deformación hasta que la probeta se rompa, permitiendo calcular las propiedades del material como la resistencia a la fluencia y la tracción.
Este documento trata sobre los procesos de endurecimiento por deformación y recocido. Explica conceptos como manantiales de dislocaciones, fuente Frank-Read, endurecimiento por deformación plástica, relación entre porcentaje de trabajo en frío y propiedades mecánicas, energía almacenada por trabajo en frío, procesos de conformado como laminación y forja, y endurecimiento por recocido mediante cambios en la estructura cristalina. El objetivo es modificar las propiedades mecánicas de los metales a trav
1. El documento presenta 10 ejercicios relacionados con la difusión en materiales. Los ejercicios involucran cálculos de flujos difusivos, coeficientes de difusión y tiempos requeridos para alcanzar ciertas concentraciones usando la primera ley de Fick y datos termodinámicos. 2. Los materiales considerados incluyen aleaciones férreas, hierro, aluminio, magnesio y wolframio. 3. Los ejercicios requieren determinar flujos, coeficientes y tiempos de difusión usando modelos de dif
Este documento describe los diferentes tipos y procesos de fundición de metales. Explica que la fundición implica fundir metales a altas temperaturas y luego verterlos en un molde para que se solidifiquen. Describe los diferentes tipos de fundición como la fundición gris, nodular, maleable y aleada, y explica las características y usos de cada una. También cubre los materiales comunes utilizados en moldes como la arena y los usos comunes de las piezas fundidas como bloques, herramientas y soportes.
Pruebas Mecanicas (ensayos de tensión, dureza e impactoKarina Chavez
El documento describe diferentes métodos para medir la dureza de los materiales, incluyendo pruebas de penetración (Brinell y Rockwell), rebote, rayado y Vickers. También explica cómo medir el esfuerzo a tensión y el módulo elástico de un material, así como las pruebas estandarizadas de impacto Charpy e Izod.
Este documento describe el funcionamiento de las galgas extensiométricas, que son transductores que miden fuerza mediante la deformación causada. Explica que las galgas cambian su resistencia eléctrica cuando son deformadas, y que se pueden usar en configuraciones de puente de Wheatstone para medir pequeños cambios de resistencia. Como ejemplo, presenta los resultados de una balanza básica construida con una viga que usa 4 galgas extensiométricas para medir masas de forma proporcional al voltaje de salida.
Este documento trata sobre resistencia de materiales y comportamiento de materiales bajo esfuerzo. Explica conceptos como tipos de esfuerzos, unidades de medida, propiedades de los materiales como límite elástico y de proporcionalidad, deformación, ley de Hooke, falla de materiales, esfuerzo y factor de seguridad. También incluye ejemplos numéricos de cálculo de alargamiento, esfuerzos y factores de seguridad.
1. Se resume un documento sobre el diagrama de fases hierro-carbono. Se determinan los porcentajes de los microconstituyentes en una aleación Fe-3.5% C y se describe la curva de solidificación de una aleación Fe-0.45% C.
2. Se analiza la estructura resultante de un acero al carbono de 0.45% C después de un normalizado y se calcula el porcentaje de ferrita en la perlita diluida.
3. Se comparan los efectos de velocidades de enfriamiento mayores a la de equilibrio
Diseño de flechas o ejes (factores de resistencia a la fatiga)Angel Villalpando
1) El documento discute factores que modifican el límite de resistencia a la fatiga de elementos mecánicos como el tamaño, la superficie, la carga, la temperatura y la confiabilidad. 2) Explica que el límite de resistencia a la fatiga en condiciones reales no iguala los valores obtenidos en el laboratorio debido a diferencias en el material, manufactura, entorno y diseño. 3) Proporciona ecuaciones para calcular factores de corrección para la resistencia a la fatiga que consideran estos efectos.
El documento describe los diferentes tipos de defectos en las estructuras cristalinas. Explica que existen tres tipos principales de defectos: defectos puntuales como vacancias, átomos sustitucionales e intersticiales; defectos de superficie como la superficie del material y fronteras de grano; y defectos lineales como las dislocaciones.
El documento describe los conceptos de esfuerzo, deformación y la relación entre ellos. Explica que la curva esfuerzo-deformación muestra la relación entre la intensidad de las fuerzas internas que resisten un cambio de forma y la magnitud de dicho cambio. Además, define zonas clave de la curva como la zona elástica, la meseta de fluencia y el endurecimiento por deformación.
Este documento trata sobre la torsión en flechas y cómo calcular el ángulo de torsión entre diferentes puntos de una flecha sometida a pares de torsión. Explica la fórmula para calcular el ángulo de torsión y presenta cuatro ejemplos numéricos de cómo aplicar la fórmula a diferentes configuraciones de flechas y pares de torsión.
Este documento describe las estructuras cristalinas y amorfas en estado sólido. Explica las celdas unitarias, redes de Bravais, parámetros de red e índices de Miller que caracterizan las estructuras cristalinas. También describe las estructuras amorfas, cristalinas principales como cúbica simple, cúbica centrada en el cuerpo y cúbica centrada en las caras, incluyendo sus parámetros como número de átomos por celda y factor de empaquetamiento.
Este documento presenta conceptos fundamentales de mecánica de materiales como esfuerzo, deformación unitaria, tensión, compresión y cortante. Explica cómo se determinan los esfuerzos en elementos estructurales sometidos a cargas axiales y cómo se calcula la deformación unitaria. También describe propiedades mecánicas de materiales como elasticidad, plasticidad y termofluencia mediante diagramas de esfuerzo-deformación unitaria. Por último, incluye ejemplos numéricos para ilustrar los conceptos.
El ensayo de tracción consiste en someter una probeta normalizada de un material a un esfuerzo axial creciente hasta la rotura. Se mide la deformación de la probeta a medida que aumenta la carga aplicada, representando los resultados en un gráfico de tensión versus deformación. La curva resultante muestra diferentes zonas como la elástica, en la que la deformación es proporcional a la tensión, y la plástica, en la que la deformación continúa sin aumento de la carga. El ensayo proporciona propiedades mecá
El documento describe el proceso de metalurgia de polvos, donde partes se fabrican comprimiendo polvo metálico en un molde y luego calentándolo. Esto permite fabricar piezas de materiales con puntos de fusión altos de manera económica. El documento también explica los pasos del proceso, incluyendo la preparación del polvo, compactación y sinterizado, así como consideraciones sobre las características del polvo.
Este documento define conceptos clave como esfuerzo, deformación y diagrama esfuerzo-deformación en ingeniería de materiales. Explica que el esfuerzo mide la fuerza aplicada sobre un área, la deformación mide los cambios de forma de un cuerpo, y el diagrama esfuerzo-deformación relaciona ambos conceptos. También resume la ley de Hooke sobre la proporcionalidad entre esfuerzo y deformación. Incluye ejemplos numéricos para ilustrar los conceptos.
Esfuerzo y deformación flor maria arevalofmarevalo
El documento describe conceptos fundamentales de esfuerzo y deformación en ingeniería mecánica. Explica que el esfuerzo representa la intensidad de las fuerzas internas en un material por unidad de área y que la deformación es el cambio de longitud de un material debido a una fuerza aplicada. También presenta la relación entre esfuerzo y deformación unitaria conocida como la ley de Hooke.
Este documento trata sobre conceptos fundamentales de esfuerzo y resistencia de materiales. Explica que el esfuerzo es la fuerza por unidad de área y describe los diferentes tipos de esfuerzo como tracción, compresión, flexión y torsión. También cubre temas como la ley de Hooke, deformación, fatiga de materiales y diagramas de esfuerzo-deformación. Contiene ejemplos numéricos para ilustrar los conceptos.
Este documento describe los procesos de solidificación y fundición de metales. Explica que la fundición involucra calentar el metal hasta que se derrite, verterlo en un molde y dejar que se enfríe y solidifique tomando la forma del molde. Los moldes pueden ser desechables, hechos de arena u otros materiales, o permanentes de metal. La fundición permite crear piezas complejas y es uno de los procesos de manufactura más versátiles.
Este documento describe un ensayo de flexión estática realizado para determinar las propiedades mecánicas de diferentes materiales. Se explica la teoría del ensayo, los materiales y probetas utilizadas, y los cálculos para obtener el módulo de elasticidad y resistencia a la flexión. Los resultados muestran que la probeta de acero no es adecuada debido a su comportamiento dúctil, mientras que para la probeta de fundición se calculan un módulo de elasticidad de 29215 MPa y una resistencia a la flexión de
Este documento describe los procedimientos para realizar una prueba de tensión destructiva en una probeta de material. Se detallan los pasos para preparar la probeta midiendo sus dimensiones iniciales, colocarla en la máquina de ensayo y asegurarse de que esté alineada correctamente. Luego se grafica la fuerza aplicada contra la deformación hasta que la probeta se rompa, permitiendo calcular las propiedades del material como la resistencia a la fluencia y la tracción.
Este documento trata sobre los procesos de endurecimiento por deformación y recocido. Explica conceptos como manantiales de dislocaciones, fuente Frank-Read, endurecimiento por deformación plástica, relación entre porcentaje de trabajo en frío y propiedades mecánicas, energía almacenada por trabajo en frío, procesos de conformado como laminación y forja, y endurecimiento por recocido mediante cambios en la estructura cristalina. El objetivo es modificar las propiedades mecánicas de los metales a trav
1. El documento presenta 10 ejercicios relacionados con la difusión en materiales. Los ejercicios involucran cálculos de flujos difusivos, coeficientes de difusión y tiempos requeridos para alcanzar ciertas concentraciones usando la primera ley de Fick y datos termodinámicos. 2. Los materiales considerados incluyen aleaciones férreas, hierro, aluminio, magnesio y wolframio. 3. Los ejercicios requieren determinar flujos, coeficientes y tiempos de difusión usando modelos de dif
Este documento describe los diferentes tipos y procesos de fundición de metales. Explica que la fundición implica fundir metales a altas temperaturas y luego verterlos en un molde para que se solidifiquen. Describe los diferentes tipos de fundición como la fundición gris, nodular, maleable y aleada, y explica las características y usos de cada una. También cubre los materiales comunes utilizados en moldes como la arena y los usos comunes de las piezas fundidas como bloques, herramientas y soportes.
Pruebas Mecanicas (ensayos de tensión, dureza e impactoKarina Chavez
El documento describe diferentes métodos para medir la dureza de los materiales, incluyendo pruebas de penetración (Brinell y Rockwell), rebote, rayado y Vickers. También explica cómo medir el esfuerzo a tensión y el módulo elástico de un material, así como las pruebas estandarizadas de impacto Charpy e Izod.
Este documento describe el funcionamiento de las galgas extensiométricas, que son transductores que miden fuerza mediante la deformación causada. Explica que las galgas cambian su resistencia eléctrica cuando son deformadas, y que se pueden usar en configuraciones de puente de Wheatstone para medir pequeños cambios de resistencia. Como ejemplo, presenta los resultados de una balanza básica construida con una viga que usa 4 galgas extensiométricas para medir masas de forma proporcional al voltaje de salida.
Este documento trata sobre resistencia de materiales y comportamiento de materiales bajo esfuerzo. Explica conceptos como tipos de esfuerzos, unidades de medida, propiedades de los materiales como límite elástico y de proporcionalidad, deformación, ley de Hooke, falla de materiales, esfuerzo y factor de seguridad. También incluye ejemplos numéricos de cálculo de alargamiento, esfuerzos y factores de seguridad.
En 3 oraciones:
El documento describe un laboratorio sobre la resistencia de aceros industriales. Explica los ensayos de tracción realizados sobre probetas de acero SAE 1045 para determinar su resistencia y comportamiento bajo carga. Los resultados de los ensayos mostraron que el acero alcanzó resistencias a la tracción de entre 355.7 a 417.7 MPa y deformaciones de hasta el 16.8%, cumpliendo con las especificaciones para su uso en aplicaciones automotrices y de maquinaria.
El documento presenta una serie de problemas de ingeniería sobre materiales y resistencia de materiales. Los problemas incluyen cálculos de esfuerzo, deformación y módulo de elasticidad para diversos materiales como acero, aluminio y plásticos, basados en datos de pruebas de tracción y compresión.
El documento describe el módulo de elasticidad, la relación entre esfuerzo y deformación unitaria que indica la rigidez de un material. Explica cómo calcular el módulo de elasticidad a partir de datos de una prueba de tensión y proporciona valores típicos para acero estructural y de refuerzo. También presenta fórmulas y ejemplos para calcular elongación bajo carga.
Este documento describe los diferentes tipos y usos de resortes, así como los métodos para calcularlos y dimensionarlos. Explica que los resortes almacenan y devuelven energía mediante deformación elástica, y clasifica los principales tipos como resortes de torsión, flexión y compresión axial. Además, detalla los materiales comúnmente usados como aceros y bronces, y los métodos para calcular las tensiones máximas en los resortes helicoidales.
Este documento trata sobre cargas estáticas y fallas. Define una carga estática como una fuerza o par de torsión que no cambia su magnitud, punto de aplicación u orientación. Explica que una falla puede significar que una parte se ha separado, distorsionado permanentemente o comprometido su función. Luego discute varias teorías para predecir fallas como la máxima tensión de corte, energía de distorsión y teorías de Mohr.
Se
selecciona un material al adecuar sus propiedades mecánicas a
las condiciones de servicio requeridas para el componente, requiere
que se analice la aplicación a fin de determinar las características
más importantes que el material debe poseer
Dichas
características se han obtenido a través de ensayos y
pruebas ideales.
Esta presentación aborda una breve introducción sobre ensayos de flexión aplicados a materiales cerámicos.
Para seleccionar y diseñar materiales de manera óptima, se debe considerar la relación compleja entre la estructura interna, composición química y procesamiento del material, así como el costo. La estructura atómica y de enlace afectan las propiedades, al igual que la composición, síntesis y procesamiento. El desempeño y costo también son factores importantes a tomar en cuenta.
Este documento describe un ensayo de tracción estática, donde una probeta es sometida a un esfuerzo de tracción continuo y creciente hasta la rotura. Explica cómo se determinan las tensiones y deformaciones en la probeta, y describe el diagrama tensión-deformación típico para un acero dúctil, incluyendo los límites de proporcionalidad, elasticidad y fluencia. También cubre conceptos como endurecimiento mecánico y deformación plástica.
Este documento describe un ensayo de tracción realizado para determinar las propiedades mecánicas de un acero al carbono. Se sometieron a prueba una probeta cilíndrica y una chapa mediante una máquina de tracción universal. Los resultados incluyeron la carga máxima de rotura, el alargamiento de rotura, el módulo de Young y los límites elástico y de fluencia para cada material. El ensayo proporcionó datos sobre la resistencia y comportamiento del acero bajo carga axial.
El documento describe diferentes ensayos y métodos de diseño para elementos estructurales sometidos a tracción. Explica el ensayo de tracción, el ensayo de flexotracción y define conceptos como área neta y área neta efectiva. También describe elementos comunes sometidos a tracción como ángulos, perfiles y placas, así como estructuras que utilizan elementos en tracción como cables en puentes y techos.
Este documento trata sobre los ensayos y métodos de diseño de elementos estructurales sometidos a tracción. Brevemente describe los ensayos de tracción y flexotracción para determinar la resistencia de materiales, y los métodos de diseño para miembros de acero en tracción considerando el área total, área neta y área neta efectiva. También menciona algunas estructuras comunes que incluyen elementos en tracción como cables, puentes y techos.
Este documento trata sobre resortes helicoidales. Explica que los resortes helicoidales se utilizan comúnmente en máquinas para absorber energía y controlar movimientos. Describe los diferentes tipos de secciones transversales de resortes helicoidales y los materiales más usados para su fabricación, como aceros al carbono y aleados. También cubre temas como el diseño para cargas variables y la fatiga causada por ciclos repetitivos.
Este documento trata sobre resistencia de materiales. Explica conceptos como esfuerzo, deformación, ley de Hooke, tipos de esfuerzos, unidades, coeficiente de seguridad, falla de materiales, efectos térmicos y deformaciones. Incluye ejemplos para calcular alargamiento, esfuerzo, fuerza y diámetro requerido en diferentes situaciones de tracción y compresión de barras metálicas.
1) El ensayo de tracción determina las características mecánicas de barras de acero sometidas a tracción para establecer tensiones admisibles, resistencia y ductilidad. Se realiza de acuerdo a normas.
2) Se extrae una probeta de 70cm y se marca cada 2.5cm para medir alargamiento. Se fija en una máquina de ensayo con mordazas y se aplica una carga inicial de 500kg.
3) Se colocan extensómetros para medir deformaciones bajo carga creciente hasta la
El documento trata sobre el cálculo y dimensionamiento de resortes. Explica que los resortes son elementos elásticos que almacenan energía mediante deformación y la devuelven al liberarse. Luego describe los diferentes tipos de resortes según su forma y esfuerzo predominante, como también los materiales comúnmente utilizados como aceros y aleaciones. Finalmente presenta las ecuaciones mecánicas para calcular la fuerza, tensión y desplazamiento de resortes helicoidales sometidos a compresión.
Este documento presenta los resultados de varios ensayos de compresión realizados en diferentes materiales como bronce, aluminio, caucho y silicona. En cada ensayo se midieron propiedades como la variación de altura, área y esfuerzo aplicado. Los resultados muestran que los materiales metálicos como bronce y aluminio son más rígidos mientras que el caucho y la silicona son más dúctiles y experimentan mayor deformación bajo compresión.
El documento habla sobre conceptos de esfuerzo y deformación en ingeniería mecánica. Explica diferentes tipos de esfuerzos como tracción, compresión, cizallamiento, flexión y torsión. También describe la deformación y fatiga de materiales, incluyendo ejemplos de cálculos de esfuerzos cortantes y momentos torsores en ejes mecánicos.
El documento describe las propiedades fundamentales de los materiales como la cohesión, elasticidad y plasticidad. Explica diferentes tipos de dureza y métodos para determinar la cohesión, elasticidad y plasticidad como ensayos de tracción y compresión. También define el ensayo de flexión y conceptos como momento flector y fibra neutra.
4. 6-3 Propiedades obtenidas del ensayo de tensi6n 133
EJEMPLO 6-2 Diseiio de una varilla de suspension
Una varilla de suspension debe resistir una fuerza aplicada de 45 ,000 lb. Para garantizar un fac-
tor de seguridad suficiente, el esfuerzo maximo permisible sobre la varilla se limit a a 25,000
psi. La varilla debe tener par 10 menos 150 pIg de largo, pero no debe defarmarse elasticamen-
te mas de 0.25 pig al aplicar la fuerza. Disefie la varilla apropiada..
SOLUCION
Se puede utilizar la definicion de esfuerzo ingenieril para calcular el area de la secci6n recta de
la varilla que se requiere:
F 45,000 1
Ao = - = - - = 1.8 pig
(J 25,000
La varilla se puede producir de diversas formas, siempre y cuando su seccion transversal sea
de 1.8 plg', Para una secc i6n transversal circular, el diametro mfnimo par a asegurar que el es-
fuerzo no sea demasiado grande es:
nd2
,
Ao = 4 = 1.8 pig' 0 d = 1.51 pig
La maxima deformaci6n elastica permisible es de 0.25 pIg. De la definici6n de deforrnacion in-
genieril se tiene:
1- 10 l11 0.25
e=--=-=--
10 10 10
De la figura 6-2 la deformacion esperada para un esfuerzo de 25,000 psi es de 0.0025 pig/pIg.
Si se utiliza el area de la seccion transversal anteriormente determinada, la longitud maxima de
la varilla sera
l11 0.25
0.0025 = - =- 0 10 = 100 pIg
10 10
Sin embargo, se ha fijado la longitud mfnima de la varilla como 150 pig . P~ra producir una va-
rilla mas larga, se debe hacer mayor el area de la seccion transversal de la misma. La deforrna-
cion mfnima permitida para la varilla de 150 pig es
l11 0.25
e = - = - = 0.001667 pig/pIg
10 150
EI esfuerzo, de la figura 6-2, es de aproximadamente 16,670 psi, 10 cual es menar al maximo
de 25,000 psi. La superficie del area transversal mfnima es, par tanto,
F 45,000 ,
Ao = - = - - = 2.70 plg-
(J 16,670 .
A fin de sati sfacer tanto los requisitos de esfuerzo maximo como de elongaci6n minima,
la varilla debera tener por 10 menos 2.7 plg? de seccion transversal, es decir, un diametro de
1.85 pig .
•
6-3 Propiedades obtenidas del ensayo de tension
A partir de un ensayo de tensi6n se puede obtener informacion relacionada con la resistencia,
rigidez y ductilidad de un material.
5. 134 Capftulo 6 Ensayos y propiedades mecenices
Esfuerzo de cedencia EI esfuerzo de cedencia* es el esfuerzo al cual la deform acion
plastica se hace importante. En los metales, es por 10 genera l el esfuerzo requerido para que las
dislocaci ones se deslicen. EI esfuerzo de cedencia es, por tanto, el esfuerzo que divide los com-
portamientos elastico y plastico del material. Si se desea dise fiar un compo nente que no se de-
forme plasticam ente, se debe seleccionar un materi al con un limite elastico elev ado, 0 fabricar
el componente de tarnaiio sufic iente para que la fuerza aplicada produzca un esf uerzo que que-
de por debajo del esfuerzo de cedencia.
En algun os materiales, el esfuerzo al cual el material cambia su compo rtamiento de elas-
tico a plastico no se detecta facilmentc, En este caso, se determi na un esfuerzo de cedencia
convencional [figura 6-3(a)]. Se traza una Ifnea paralela a la porcion inicial de la curva esfuer-
zo-deforrnacion, pero desplazada a 0.002 pIg/pIg (0.2%) del origen. EI esfuerzo de cede ncia
con vencional de 0.2% es el esfu erzo al cual dicha linea intersec a la cur va esfuerzo-deforrna-
cion. En la figura 6-3(a), el Ifmite elastico convencional de 0.2% para el hierro fundido gris es
de 40,000 psi.
Deformaci6n
(b)
Esfuerzo de
cedcncia superior
I
Esfuerzo de cedencia
50.000 convencional Il.Z'S
~
40.000
~ /
a. /
/
0
30.000
/
::: /
/
V I
~ /
L[J 20.000
/
/
/
/
/
/
10.000 " 0.002 pig/pig
0
vV I I
0.004 0.008
Deforrnacion (pig/pig)
(a)
FIGURA 6-3 (a) Determinaci6n del limite elastico convencional al 0.2% de deformaci6n en el
hierro fundido gris y (b) esfuerzo de cedencia superior e inferior que describe el comporta-
miento mecanico de un acero al bajo carbono.
La curva esfuerzo deforrnacion para ciertos aceros de bajo carbona presentan un esfuerzo
de cedencia 0 Ifmite elastico dobl e [figura 6-3(b)]. Se espera que el materi al se deforme plasti-
camente al esfuerzo 0",. Sin embargo, los pequefios atomos intersticia les de carbono agrupados
alrededor de las dislocaciones interfieren con el deslizamiento, elevando el punto de fluencia 0
limite de elasticidad hasta 0"2. Solo despues de haber aplicado un esfuerzo mayor 0"2, empiezan
a deslizarse las dislocaciones. Despues de que se inicia el deslizami ento en 0"2, las disl ocacio-
nes se alejan de los agrupamientos de atomos de carbona y contimian moviend ose muy aprisa
bajo el esfuerzo 0", menor.
Resistencia a la tension EI esfuerzo obtenido de la fuerza mas alta aplicada es la resis-
tencia a la tension, que es el esfuerzo maximo sobre la curva esfuerzo -deforrnacion ingenieril.
En muchos materiales ductiles, la deforrnacion no se mantiene unifonne. En cierto mom ento,
una region se defonna mas que otras y ocurre una reduccion local de irnportancia en Ia secc ion
recta (figura 6-4). Esta reg i6n localmente deformada se conoce como zona de estriccionv". Da-
* Tambien se Ie conoce como limite elastico.
*. Tambien se Ie conoce como encuellamiento.
6. 6-3 Propiedades obtenidas del ensayo de tension 135
(6-3)
do que el area de la seccion transversal en este punto se hace mas pequefia, se requiere una fuer-
za menor para continuar su deformaci6n, y se reduce el esfuerzo ingenieril, calculado a partir
del area original Ao• La rcsistencia a la tension es el esfuerzo al cual se inicia este encuellamien-
to 0 estriccion en materiales dtictiles.
Fuerza
Encuellarniento
FIGURA 6-4 Deformaci6n localizada du-
rante el ensayo de tensi6n de un material
ductf produciendo una regi6n de encuella-
miento.
Propiedades elastlcas EI modulo de elasticidad 0 modulo de Young, E, es la pendiente de
la curva esfuerzo-deformacion en su regi6n elastica. Esta relaci6n es la ley de Hooke:
E=~
c
Este modulo esta fntimamente relacionado con la energfa de enlace de los atomos (figura 2-14).
Una pendiente muy acentuada 0 abrupta en la grafica fuerza-distancia en la zona de equilibrio
indica que se requieren de grandes fuerzas para separar los atornos y hacer que el material sc
deforme elasticamente. Por tanto, el material tiene un m6dulo de elasticidad alto. Las fuerzas
de enlace y el m6dulo de elasticidad, por 10 general son mayores en materiales de punto de fu-
si6n alto (tabla 6-3) .
EI m6dulo es una medida de la rigidez del material. Un material rigido, con un alto modu-
10 de elasticidad, conserva su tarnafio y su forma incluso al ser sometido a una carga en la re-
gi6n elastica. La figura 6-5 compara el comportamiento elastico del acero y del aluminio. Si a
un eje de acero se Ie aplica un esfuerzo de 30,000 psi se deforma elasticamente 0.00 I plg/plg;
con el mismo esfuerzo, un eje de aluminio se deforma 0.003 pig/pIg . El hierro tiene un m6du-
10 de elasticidad tres veces mayor que el del aluminio.
EI modulo de resistencia (E,), que es el area que aparece bajo la porci6n elastica de la cur-
va esfuerzo-deformacion, es la energfa elastica que un material absorbe 0 Iibera durante la apli-
cacion y liberaci6n de la carga aplicada respectivamente. En el caso de un comportarniento
elastico lineal:
E, =(t)(esfuerzo de cedencia)(deformaci6n a la cedencia). (6-4)
La capacidad de un resorte 0 de una pelota de golf para realizar satisfactoriamente su corneti-
do, depende de un m6dulo de resilencia alto.
7.
8. 6-3 Propiedades obtenidas del enssyo de tensi6n 137
(J 35,000
M6dulo de elasticidad = E = - = - - = 10 X 106
psi
e 0.0035
De la ley de Hooke:
(J 30,000 I - 10
e = - = = o003pig/pIg = - -
E 10 X 106 ' 10
1= 10 + do = 50 + (0.003)(50) = 50.15 pig
•
Ductilidad La ductilidad mide el grado de defonnaci6n que puede soportar un material sin rom-
perse. Se puede medir la distancia entre las marcas calibradas en una probeta antes y despues del
ensayo. EI % de elongacion representa la distancia que la probeta se alarga plasticarnente antes
de la fractura:
If -10
% de elongaci6n = x 100,
10
(6-6)
donde iJ es la distancia entre las marcas calibradas despues de la ruptura del material.
Un segundo metodo para medir la ductilidad es calcular el cambio porcentual en el area de
la secci6n transversal en el punto de fractura antes y despues del ensayo. EI % de reduccion
en area expresa el adelgazamiento sufrido por el material durante la prueba:
A -A
% de reducci6n en area = 0 f x 100,
Ao
(6-7)
donde AJ es el area de la secci6n transversal en la superficie de la fractura.
La ductilidad es importante tanto para los disefiadores como para los fabricantes. EI dise-
fiador de un componente preferira un material que tenga por 10 menos cierta ductilidad, de rna-
nera que si el esfuerzo aplicado resulta demasiado alto, el eomponente se deforme antes de
romperse. Los fabricantes tam bien prefieren un material ductil, a fin de manufacturar form as
complicadas sin que se rompa durante el proceso.
EJEMPLO 6-4
La aleaci6n de aluminio del ejemplo 6-1 tiene una longitud final entre marcas calibradas, des-
pues de haber fallado, de 2.I95 pig Yun diametro final de 0.398 pIg en la fractura. Calculc la
ductilidad de esta aleaci6n.
SOLUCION
EI
' If-Io 2.195-2.000
ongacion (%) = x 100 = x 100 = 9.75%
10 2.000
A -A
Reducci6n en superficie (%) = 0 A f x 100
o
= (n/4XO.50W - (n/4)(0.398)2 x 100
(n/4)(0.505)2
= 37.9%
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15. 144 Capitulo 6 Ensayos y propiedades mecenices
potencial. Esta diferencia es la energia de impacto absorbida durante la falla 0 ruptura de la pro-
beta. En el caso del ensayo Charpy, la energfa por 10 general se expresa en libra-pie (Ib . pie) 0 en
joules (J) donde 1 lb. pie = 1.3561. Los resultados del ensayo lzod se expresan en lb. pie/pig 0
J/m. La capacidad de un material para resistircargas de impacto, a menudo se conoce como tena-
cidad del material.
Lectura directa de la
energfa absorbida
Muesca a 45°, de 2 mrn de profundidad
(0) (b)
FIGURA 6-12 EI ensayo de impacto: (a) Los ensayos Charpy e Izod, y (b) dimensiones de las
probetas tfpicas.
6-8 Propiedades obtenidas a partir del ensayo de impacto
Los resultados de una serie de pruebas de impacto efectuadas a un polfmero a diferernes tem-
peraturas aparecen en la Figura 6-13.
Temperatura de transici6n La temperatura de transicion es la temperatura a la cual un
material cambia de un comportamiento diictil a un comportamiento fragil. Esta temperatura
puede definirse como la energfa promedio entre las regiones ductil y fragil, a una energia ab-
sorbida especifica, 0 al tener ciertas caracterfsticas en la fractura. Un material sujeto a cargas de
impacto durante las condiciones de servicio debera tener una temperatura de transicion por de-
bajo de la temperatura de operacion determinada por el ambiente que rodea al material.
No todos los materiales tienen una temperatura de transicion bien definida (figura 6-14).
Los metales CC tienen temperatura de transicion, pero la mayorfa de los CCC no la tienen. Los
metales CCC absorben valores altos de energfa durante las pruebas de impacto; esta cnergfa dis-
minuye gradualmente e incluso a veces se incrementa conforme se reduce la temperatura.
16.
17.
18. 6-9 Tenacidad ala fractura 147
der el objetivo, [a cabeza puede tener forma cilfndrica, con un diarnetro de 2.5 pIg. La longi-
tud de [a cabeza serfa entonces de 5.8 pIg.
•
6-9 Tenacidad a la fractura
La mecanica de la fractura es [a disciplina que se enfoca al estudio del cornportarniento de
materiales con fisuras u otros pequefios defectos. Es cierto que todos los materiales tienen al-
gunos defectos. Lo que se desea saber es e[ esfuerzo maximo que puede soportar un material,
si contiene defectos de un cierto tarnafioy geometria. La tenacidad a la fractura mide [a ca-
pacidad de un material que contiene un defecto, a resistir una carga aplicada. A diferencia de
los resultados del ensayo de impacto, [a tenacidad a [a fractura es una propiedad cuantitativa
del material.
Un ensayo tfpico de tenacidad a [a fractura se realiza aplicando un esfuerzo a [a tensi6n a
una probeta preparada con un defecto de tamaiio y geometria conocidos (figura 6- [6). E[ es-
fuerzo aplicado al material se intensifica por el defecto, el cual acnia como un concentrador de
esfuerzos. Para un ensayo simple, elfactor de intensidad de esfuerzo K es
K =f(J~, (6-14)
donde f es un factor geometrico relacionado a la probeta y al defecto, (J es el esfuerzo aplica-
do, y a es el tarnafio del defecto (segun se define en la figura 6-16). Si se supone que la mues-
tra es de ancho "infinito", entonces f == 1.0.
AI efectuar una prueba sobre una porci6n de material con un defecto de tarnafio conocido,
se puede detenninar el valor de K que hace que dicho defecto crezca y cause la falla. Este fac-
tor de intensidad de esfuerzo crftico se define como la tenacidad a la fractura K,:
K, = K requerido para que una grieta se propague (6-15)
La tenacidad a la fractura depende del espesor de la probeta: conforme se incrementa el
espesor, la tenacidad a la fractura K, disminuye hasta un valor constante (figura 6-17). Esta
constante se conoce como la tenacidad a lafractura de deformaci6n plana Ki, Generalmen-
te KI, se reporta como propiedad de un material. La tabla 6-6 com para el valor de Klc con el
esfuerzo de cedencia para varios materiales, Las unidades para [a tenacidad a [a fractura son
ksi .JPIg =1.0989 MPa--JiTI."
La capacidad que tiene un material para resistir el crecimiento de una grieta depende de
gran mimero de factores:
I. Defectos mas grandes reducen el esfuerzo permitido. Tecnicas especiales de fabricaci6n,
como retener impurezas al filtrar metales lfquidos y [a compresi6n en caliente de partfcu-
las para producir componentes ceramicos, pueden reducir el tarnafio de los defectos y me-
jorar la tenacidad a la fractura.
2. La capacidad de defonnaci6n de un material es crftica, En los metales dt1ctiles, el material
cerca del extremo del defecto se puede defonnar, haciendo que el extrema de cualquier
grieta se redondee, reduciendo el factor de intensidad de esfuerzos, e impidiendo el creci-
miento de la grieta. AI incrementar la resistencia de un material dado, por 10 general se re-
duce su ductilidad y se obtiene una menor tenacidad a la fractura (tabla 6-6). Materiales
fragiles, como los ceramicos y muchos polfmeros tienen una tenacidad a la fractura men or
que los metales.
3. Materiales mas gruesos y mas rfgidos tienen una tenacidad a la fractura menor que los del-
gados.