Este documento describe varias propiedades mecánicas importantes de los materiales como la resistencia a la tracción, resistencia a la compresión, módulo de elasticidad, ductilidad, resistencia al impacto y fatiga. Explica cómo estas propiedades se miden mediante pruebas mecánicas y cómo son importantes para la selección de materiales en aplicaciones de ingeniería.

1. UNIVERSIDAD TÉCNICA DE AMBATO
FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y MECÁNICA
MODUMO : COMPUTACIÓN APLICADA
TEMA : PROPIEDADES MECÁNICA
ING. M. Sc. MIGEL ANGEL MORA
NOMBRE : WILLIAM JAIME MASAQUIZA C.
SEMESTRE : DECIMO “ A “
FECHA : MAYO DEL 2013
AMBATO - ECUADOR

2. PROPIEDADES DE MECÁNICA
 DEFINICIÓN
Las propiedades que tienen que ver con el comportamiento de
los materiales bajo carga.
 ANTECEDENTES DE MECÁNICA PRUEBAS DE MATERIALES
 TIPOS COMUNES DE PROPIEDADES MECÁNICAS
 ANÁLISIS DE FALLAS

3. ANTECEDENTES SOBRE LAS
PRUEBAS MECÁNICAS DE
MATERIALES
Objetivo: Determinación de materiales
de respuesta a una aplicación de una
fuerza.
Promedio Esfuerzo = Carga /Esfuerzo
Área
Esfuerzo de tracción: tiende a tirar un
miembro aparte
Tensión de compresión: tiende a
aplastar a un cuerpo
Esfuerzo cortante: tiende a escindir un
miembro
Esfuerzo de torsión: tiende a retorcer
un miembro
Esfuerzo a la flexión: tiende a desviar
un miembro

4. Un miembro de carga se deformará (cambio de forma).
Deformación = cambio en la longitud
Longitud = Deformación / de miembro
Máquina de prueba universal
(UTM).
UTM se utiliza para medir la respuesta
del material a las 3 principales de
formas de estrés (tensión, compresión,
esfuerzo cortante).

5. Esfuerzo / Diagrama deformación
Load / (Área tensionado original)
Esfuerzo
Deformación Tensión / (Original
longitud) Deformación
Diagrama Dependiente
Geometría
Diagrama Independiente
Geometría
Elasticidad: capacidad del
material para volver a su forma
original al descargarlos.
Plasticidad: capacidad del
material para pasar por debajo
de la deformación permanente
sin fractura.

6. Los tipos comunes de propiedades mecánicas
 Propiedades derivadas de la tensión / Diag Esfuerzo.
Resistencia al Impacto
Dureza
Fatiga
fluencia
Ruptura por Esfuerzo

7. Propiedades derivadas de la tensión / Diag Esfuerzo
 Fuerza
 La rigidez
 La ductilidad
 Módulo de Resiliencia
 Módulo de Dureza

8. a. La carga de
ruptura.
Resistencia a la tensión máxima de un
material contra el cambio en la forma, y ​​es
igual a Max. carga / Área Destacó Original
Resistencia a la tracción Aleaciones
Metálicas, (acero)materiales compuestos
FRP
Resistencia a la compresión (fundiciones,
Polímeros TS, Cerámica)
Resistencia al corte (aleaciones metálicas,
materiales compuestos)
Resistencia al cizallamiento = 40% de la
Resistencia a la tracción
Fuerza Específica = Resistencia a la
tracción / densidad

9. b. Rendimiento Point
Esfuerzo / Límite elástico
Punto de fluencia
PUNTO DE FLUENCIA RENDIMIENTO es la
tensión que corresponde al punto de
deformación plástica comenzando. Este punto
en el estrés algunos materiales '/ diagramas de
deformación está indicado por una pequeña
región plana (cambio en la deformación w
carga constante) como se muestra en la figura.
El esfuerzo admisible (seguro) en el diseño
mecánico debe estar muy por debajo de este
punto.
Sin embargo, en la mayor parte de la tensión de
los materiales / diagramas de tensión, este
punto no es fácil de localizar. Este punto se
determina a través de método de compensación
(el punto de la curva y una línea trazada desde
el punto 0,2%, 0 en paralelo a la pendiente e
intersección), y el estrés asociado se llama
resistencia a la deformación, como se muestra
en la figura.

10. Rigidez
Es la resistencia del material debido
la deformación elástica, y se
determina por el módulo de
elasticidad del material (E) o
Modulo de Young.
Módulo.
Módulo de elasticidad del
material se mide por la pendiente
de la parte lineal de la curva,
como se muestra en la figura.
Cuanto mayor sea la pendiente (o
E), el más rígido el material.
Cerámica, aleaciones metálicas,
composiciones tienen una alta
rigidez
La rigidez específica = Módulo
de tracción / Densidad

11. Ductilidad
Es una medida de la propiedad de
plasticidad de un material, y se calcula
por una de las siguientes 3 fórmulas :
Porcentaje Ductilidad = Esfuerzo @
Fractura x 100
Porcentaje Alargamiento = cambio en
la longitud / Longitud Original
Porcentaje Rojo. en el Área = Cambio en
el Área / Área Original
Aleaciones forjadas son dúctiles y
polímeros tienen una alta ductilidad.
Cerámica y aleaciones de fundición son
frágiles y tienen poca o 0% ductilidad.
La selección del material para los
procesos de fabricación, tales como
doblado en frío, dibujo, y la extrusión
se debe basar en esta propiedad (es
decir, 30% -50% ductilidad).

12. Módulo de Resistencia
La cantidad máxima de energía elástica por unidad
de volumen que un material puede absorber, a
baja velocidad de deformación, y se mide por
el área bajo la parte lineal de la curva tensión /
deformación, como se muestra en la figura.
Material Selección de materiales para
componentes como ballesta, muelle de reloj,
hojas de cuchillos, palos de golf ejes, parte de
la máquina en caso de colisión a baja
velocidad, etc. se debe basar en esta propiedad.
Resiliencia propiedad es inversamente
proporcional al módulo de elasticidad, menor
es el módulo de la más resistente del material.
Esta propiedad está directamente es
directamente proporcional a la resistencia a la
fluencia del material.

13. Dureza
La cantidad máxima de la energía de plástico
por unidad de volumen que un material
puede absorber, a baja tasa, velocidad de
deformación, para producir la fractura y se
mide por el área total bajo la curva de
tensión / deformación, como se muestra en la
figura.
La tenacidad es también una medida
relativa de la capacidad de absorción de
energía de los materiales bajo una carga de
impacto (fuerza de alta velocidad), ya que en
el ensayo de impacto se refiere a la fuerza
absorbida como energía para.
Resistencia al impacto.
Ductilidades Materiales (como la mayoría
de los metales y polímeros) tienen una buena
tenacidad y resistencia al impacto. Los
materiales frágiles como la cerámica y
aleaciones de fundición tienen resistencia
despreciable.

14. El probador de impacto (es decir, tipo péndulo) utiliza cualquiera de los dos
probetas entalladas estándar, la Charpy ( horizontal I - biga) o el espécimen (viga en
voladizo vertical) Izod para medir la energía requerida (ft.lb) para fracturar la
muestra .
Temperatura de transición o temporales ductilidad nula. (NDT), es un tiempo. En
virtud del cual, el material dúctil 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. del material seleccionado
debe ser inferior a la temperatura de aplicación.

15. Estudio de caso de la selección de material:
Dos materiales están disponibles de la siguiente manera:
a. acero de bajo carbono
b. De 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:
I) Para choques Car es permanecer intacto después de un impacto de baja velocidad
II) Una mejor protección de la tripulación en caso de colisión de alta velocidad .
Aplicación I Aplicación II
1. La absorción de la energía elástica 1. Absorción de Energía de plástico
2. Módulo de Resistencia 2. Módulo de Dureza
3. Seleccione el que w mayor MoR 3. Seleccione la M.oT una w superior
4. Seleccione el E un w inferior 4. Seleccione el mayor% w e1
5. Seleccione aluminio (EST = 3 EA1) 5. Seleccionar acero (St e1 = 3% A1% e1)

16. • 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 de bolas / rodillos, etc.
• Esta propiedad se especifica en los planos de ingeniería para fines de
tratamiento fabricación o calor.
• 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 (Rockwell, Desplazamiento superficial) o el diámetro (Brinell,
Vickers, Knoop) de impresión de la izquierda de obligar a un penetrador en la
superficie del material. Otras medidas (no destructiva) son dependientes de la
frecuencia natural (ondas acústicas), la altura de la propiedad de rebote
(Borde) de material.
• Dureza número de especificación : H XXX X X
XXX =Dureza # H = Código X = Método X = maquina escala

17. Penetrador Carga Aplicación
Diamante 1 g 2000 g Micro dureza del acero suave para
la cerámica
Bola 500 y 3.000 Kg Aceros y metales blandos a 40 HRC
Bola 100 kg Acero suave y metales no ferrosos
Bola 15, 30 y 45 kg Metales blandos finos
Diamante 15, 30 y 45 kg Duros chapas delgadas (roca bien
superficial)
Diamante 50 kg Carburos cementados (Rock
también)
Bola 10 kg Polímeros kg (Rock también )
Resorte de la aguja Elastómeros (orilla)
Diamante 150 kg Metales endurecidos (grosor) de
Rockwell

18. Ejemplo
1. 50-60 HRC medios: un valor de dureza de 50 a 60 utilizando la escala Rockwell C
2. 85 HR 15 T máx medios max: un valor de dureza máxima de 85 utilizando la escala Rockwell
Superficial 15
3. 185-240 1kgf medios HV medios: un valor de dureza de 185 a 240 con el probador de dureza Vickers y una
carga de prueba de 1 kilogramo – fuerza
4. 500200gF HK min. medios: Significa: un valor de dureza mínima de 500 usan carga de prueba de 200
gramos - fuerza.
Figura 2-18 Especificación de números de dureza de los metales.

19. Fatiga
Materiales fracaso debido a una tensión alterna
repetida (muy por debajo de la resistencia a la
fluencia) se denomina fallo por fatiga. Cargar
Tiempo
Fallo por fatiga se producen después de una serie de
ciclos (vida) de las tensiones.
* Resistencia a la fatiga es un factor importante
en el proceso de 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 de la tensión a
la compresión con cada rotación. La fuerza (S) y
el número de ciclos (N) en las que el
componente no se registran. S y N son
compilados para diferentes condiciones de
carga, y se utilizan para la construcción de la
fatiga diag SN.

20. Límite de resistencia es una
resistencia a la fatiga en las que el
componente tiene vida indefinida,
como se muestra en la figura
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 poliméricos y
materiales compuestos son muy
sujeto a la fatiga.

21. Desplazamiento Es un proceso lento de la deformación plástica que
tiene lugar cuando un material se somete a una
condición constante de carga (tensión) por debajo de
su límite elástico para una cierta cantidad de tiempo.
* La mayoría de los metales sólo se arrastran cuando
está estresado 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 mientras se encuentra en una cámara
climatizada. La cepa se mide en el tiempo
transcurrido.
* El desplazamiento se produce en 3 pasos;
decreciente, en estado estacionario, y el aumento de
las tasas, valores como se muestra en la figura.

22. * Resistencia a la fluencia es la tensión requerida para causar una tasa media
especificada de fluencia a una temperatura dada. Dos más - coma – usan
velocidades de fluencia utilizados son 1% e1/10, 000hr , y 1% e1/100,000hr
•
Resistencia a la fluencia (psi)
1200 º F__
800 º F_ Esfuerzo Esfuerzo de %
Elongación % 10,000 Hr
70 º C Elongación Elongación por per
Elongación % 100,000Hr
0,20 por ciento de acero de carbono 62.000 35.100 200
0,50 por ciento de molibdeno 64 000 39 000 500
0,08 por ciento a 20 por ciento de acero de carbono
1,00 por ciento de cromo 75000 40,000 1,500
0,60 por ciento de molibdeno
0,20 por ciento de acero C
304Acero inoxidable 85,0000 28,000 7,000
19 por ciento de cromo
9 por ciento de níquel

23. Rotura Esfuerzo
Similares a la fluencia de prueba que determina la tensión a la
que una parte fallará bajo una carga constante a temperatura
elevada, sin embargo, es diferente en dos formas; 1) las
variables controladas son la tensión y la temperatura, y 2) la
variable medida es la. tiempo requerido para el fracaso.
Esta prueba tiene la ventaja de tener menos tiempo para
realizar la prueba.
* Ensayo de ruptura por estrés es importante para metales o de
materiales cerámicos destinados a un servicio de alta
temperatura. Esta prueba no se realiza normalmente en
polímeros.

24. Análisis de FallasAnálisis de Fallas
Concentración Esfuerzos
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 muesca se
ampliará por un factor de concentración
de esfuerzos:
S máx. = Kf • S
Cuando,
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 ninguna irregularidad en la
geometría (es decir, = carga / región)
S máx. es la tensión local en la región de
una concentración de tensión.

25. GRACÍAS POR
SU ATENCIÓN