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.

1. Ensayos de flexión en cerámicos
Norma ASTM C1421
Ciencias e ingeniería de Materiales
Instituto Tecnológico de Morelia
“José María Morelos y Pavón”
Omar Alejandro Garcilazo Antonio
Elida Lemus Medina
Jaime Alberto Lobato Maciel
Omar Palacios Sánchez

2. Índice
Introducción
Esfuerzo-Deformación
Ensayo de flexión
Esfuerzo-Deflexión
Ejemplo
Norma ASTM C1421
Bibliografía

3. Introducción
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.

4. Esfuerzo – Deformación
En materiales muy frágiles, como
es el caso de muchos cerámicos el
esfuerzo de cedencia, la resistencia
a la tensión y el punto de ruptura
tienen un mismo valor. Es por ello
que a este tipo de materiales no se
le puede aplicar con facilidad el
ensayo de tensión debido a la
presencia de defectos de superficie.
Deformación
Ductilidad moderada
Ductilidad elevada
Frágil
Esfuerzo

5. Al aplicar la carga en tres puntos causando flexión, actúa como una fuerza
que provoca tensión sobre la superficie, opuesta al punto medio de la
probeta. La resistencia a la flexión o módulo de ruptura describe la
resistencia del material.
Resistencia a la flexión=
3𝐹𝐿
2𝑤ℎ2
Módulo de flexión=
𝐿3𝐹
4𝑤ℎ3𝛿
Ensayo de flexión
F=Carga de la fractura
L=Distancia entre los puntos de apoyo
w=Ancho de la probeta
h=Altura
δ=Deflexión de la viga al aplicarse una F

6. Esfuerzo - Deflexión
Los resultados de la prueba de flexión son muy similares a las
curvas de esfuerzo-deformación, solo que en este caso se traza en
función de deflexiones y no en función de deformaciones.
Curva esfuerzo de
flexión para el MgO

7. Las fisuras y los defectos tienden a mantenerse cerrados durante la
compresión, debido a esto los materiales frágiles se diseñan de
forma que sobre el componente solo actúen esfuerzos de
compresión.
A menudo, se tiene que los materiales frágiles fallan a esfuerzos de
compresión mucho más altos a los de tensión.

8. Ejemplo
La resistencia a la flexión de un material compuesto
reforzado con fibras de vidrio es de 45,000 psi y el
módulo de flexión es de 18𝑥106 Una muestra que
tiene 0.5 in de ancho 0.375in de alto y 8in de largo
está apoyada sobre 2 varillas separadas 5in.
Determine la fuerza requerida para fracturar el
material y la deflexión de dicha muestra al momento
de la fractura, suponiendo que no ocurre deformación
plástica.

9. w=0.5in
h=0.375in
L=5in
45,000 =
3𝐹𝐿
2𝑤ℎ2
=
(3)(𝐹)(5)
(2)(0.5)(0.375)2
= 106.7𝐹
𝐹 =
45000
106.7
= 422𝐿𝑏
18𝑥106
=
𝐿3𝐹
4𝑤ℎ3𝛿
=
5 3(422)
(4)(0.5)(0.375)3𝛿
𝛿 = 0.0278𝑖𝑛

10. Norma ASTM C1421
“American Society for Testing and Materials”
Estos métodos de prueba cubren la tenacidad a la fractura, 𝐾𝑙𝑐,
determinación de cerámicos avanzados a temperatura ambiente.
Los valores de tenacidad a la fractura se determinan usando
probetas de prueba con una fisura aguda.
Estos métodos de prueba están destinados principalmente para el
uso con cerámicos avanzados que son macroscópicamente
homogéneos y microestructuralmente densos. Ciertos cerámicos
reforzados con bigotes o partículas también pueden cubrir los
supuestos del comportamiento macroscópico.

11. Bibliografía
1. ASTM International, ASTM C1421, Edición 2018, 1 de enero
de 2018,
https://global.ihs.com/doc_detail.cfm?&read=Z56&mid=A
STM&input_search_filter=ASTM&item_s_key=00331437&ít
em_key_date=811130&input_doc_number=C1421&input_do
c_title=&org_code=ASTM
2. Donald R. Askeland, Ciencia e Ingeniería de los Materiales,
3º Edición, International Thompson Editores, 1998,
Universidad Missouri