2. • Es importante para nuestro conocimiento
en general y el desarrollo de nuestra
carrera el conocer sobre la ciencia de los
materiales siendo ventajoso ya que cada
uno tiene un comportamiento distinto,
proporcionándonos así el desarrollo de
diseños confiables.
3. QUE ES ESFUERZO
• El esfuerzo es la intensidad de las fuerzas
componentes internas distribuidas que
resisten un cambio en la forma de un cuerpo.
El esfuerzo se define en términos de fuerza
por unidad de área. Existen tres clases
básicas de esfuerzos: tensivo, compresivo y
corte. El esfuerzo se computa sobre la base
de las dimensiones del corte transversal de
una pieza antes de la aplicación de la carga,
que usualmente se llaman dimensiones
originales.
4. DEFORMACION
• Se define como el cambio de forma de un
cuerpo, el cual se debe al esfuerzo, al cambio
térmico, al cambio de humedad o a otras
causas. En conjunción con el esfuerzo directo, la
deformación se supone como un cambio lineal y
se mide en unidades de longitud. En los
ensayos de torsión se acostumbra medir la
deformación cómo un ángulo de torsión (en
ocasiones llamados detrusión) entre dos
secciones especificadas.
5. • Cuando la deformación se define como el cambio por
unidad de longitud en una dimensión lineal de un
cuerpo, el cual va acompañado por un cambio de
esfuerzo, se denomina deformación unitaria debida a
un esfuerzo. Es una razón o numero no dimensional, y
es, por lo tanto, la misma sin importar las unidades
expresadas (figura 17), su cálculo se puede realizar
mediante la siguiente expresión:
• e = e / L (14)
• donde,
• e : es la deformación unitaria
• e : es la deformación
• L : es la longitud del elemento
6.
7. ELASTICIDAD
• La elasticidad es la propiedad de un objeto o material que causa
que sea restaurado a su forma original, después de la distorsión.
Se dice que es más elástica, si se restablece por sí mismo a su
configuración original, de forma más precisa. Una tira de goma es
fácil de estirar, y se ajusta de nuevo hasta cerca de su longitud
original cuando se libera, pero no es tan elástica como un trozo de
cuerda de piano. La cuerda de piano es más difícil de estirar, pero
se dice que es más elástica que la tira de goma, porque retorna a
su longitud original de manera mas precisa. Una cuerda de piano
real puede ser golpeada cientos de veces, sin que se estire
suficientemente para llevarla fuera de tono de forma notable. Un
muelle es un ejemplo de objeto elástico -cuando se estiran, ejerce
una fuerza de restauración que tiende a traerlo de vuelta a su
longitud original-. En general, esta fuerza restauradora es
proporcional a la cantidad de estiramiento, como se describe por
medio de la Ley de Hooke.
8. • Para cables o volúmenes, la elasticidad se describe
generalmente, en términos de cantidad de deformación
(tensión) resultante de un estiramiento determinado
(módulo de Young). Las propiedades elásticas de los
volúmenes de materiales describe la respuesta de los
materiales a los cambios de presión.
• Ley de Hooke
• Una de las propiedades de la elasticidad es que se
necesita dos veces la fuerza, para estirarlo dos veces la
longitud. A esa dependencia lineal del desplazamiento
sobre la fuerza de elasticidad, se le llama ley de Hooke.
9.
10. LA RESISTENCIA ÚLTIMA
• Lo que nos determina la resistencia última es el esfuerzo
máximo al que puede resistir un material, cada material
varia la resistencia debido a su composición o
características. En el diagrama mostrado en la parte inferior
se muestra gráficamente la resistencia a la tensión al
máximo esfuerzo que un material es capaz de desarrollar,
diagrama entre esfuerzo y deformación para un metal dúctil
y un metal no dúctil cargado hasta la ruptura por tensión:
11. • La resistencia a la compresión es el máximo esfuerzo
de compresión que un material es capaz de desarrollar.
Con un material quebradizo que falla en compresión
por ruptura, la resistencia a la compresión posee un
valor definido.
12. En el diagrama esfuerzo deformación se muestra
esquemáticamente la dureza, la cual es una medida de
la resistencia a indentación superficial o a la abrasión,
puede, en términos generales, considerarse como una
función del esfuerzo requerido para producir algún tipo
especificado de deformación superficial. La dureza se
expresa simplemente como un valor arbitrario, tal como
la lectura de la báscula del instrumento particular
usado.
13. LA PLASTICIDAD
• La plasticidad es la propiedad mecánica de un material
anelástico, natural, artificial, biológico o de otro tipo, de
deformarse permanente e irreversiblemente cuando se
encuentra sometido a tensiones por encima de su rango
elástico, es decir, por encima de su límite elástico.
• En los metales, la plasticidad se explica en términos de
desplazamientos irreversibles de dislocaciones. El
comportamiento perfectamente plástico es algo menos
frecuente, e implica la aparición de deformaciones irreversibles
por pequeña que sea la tensión, la arcilla de modelar y la
plastilina se aproximan mucho a un comportamiento
perfectamente plástico. Otros materiales además presentan
plasticidad con endurecimiento y necesitan esfuerzos
progresivamente más grandes para aumentar su deformación
plástica total. E incluso los comportamientos anteriores puden ir
acompañados de efectos viscosos, que hacen que las tensiones
sean mayores en casos de velocidades de deformación altas,
dicho comportamiento se conoce con el nombre de visco-
plasticidad.
14.
15. DUCTILIDAD
• La ductilidad es una propiedad que presentan algunos
materiales, como las aleaciones metálicas o materiales
asfálticos, los cuales bajo la acción de una fuerza, pueden
deformarse sosteniblemente sin romperse, permitiendo
obtener alambres o hilos de dicho material. A los
materiales que presentan esta propiedad se les denomina
dúctiles. Los materiales no dúctiles se califican como
frágiles. Aunque los materiales dúctiles también pueden
llegar a romperse bajo el esfuerzo adecuado, esta rotura
sólo sucede tras producirse grandes deformaciones.
16.
17. • QUE ES FALLA:es un defecto que en un momento determinado
ocasiona la interrupción de un cuerpo o componente
• FALLA MECANICA DE LOS METALES: El ingeniero cuando
diseña sus productos lo hace de manera que no sean propensos a
fallar. De cualquier forma, las fallas ocurren a veces porque las
condiciones de servicio han sido más severas que lo previsto.
Ejemplo: los postes de alumbrado no están y probablemente no
deben ser, diseñados para resistir el impacto de un auto. A veces la
falla sigue a un deterioro del servicio.
• Finalmente, a veces ocurre una falla porque el control de calidad
no fue 100% perfecto durante el procedimiento del metal.
Cualquiera q sea la causa de la falla, el ing, puede controlarla y/o
prevenirla mejor si entiende sus causas y naturaleza. Los detalles
de diseño y control de una falla en un metal deben ser presentados
por necesidad en texto cuyo objetivo específico está centrado en
esa clase de problemas.
18. • DENTRO DE LA FALLA MECANICA DE LOS METALES
TENEMOS:
• FRACTURA Y FATIGA
• FRACTURA:ALGUNOS METALES SE ROMPEN CON UNA
PEQUEÑA DEFORMACION PLASTICA E INCLUSIVE EN
AUSENCIA DE ELLA. OTROS TIENEN SUFICIENTE
DUCTILIDAD PARA DEFORMARSE CONSIDERABLEMENTE
ANTES DE QUE OCURRA UNA FALLA FINAL ABRUPTA.
• Tipos de fractura
• Fractura frágil: esta ocurre en ocasiones especiales a
temperaturas normales, y un poco más comúnmente a
temperaturas más elevadas, un metal puede tener una
ductilidad de 100% en reducción de A, esto es la
deformación plástica continua y no ocurre fractura antes de
completar la ruptura. (se caracteriza por presentar una
apariencia brillante a simple vista al mover la pieza en la
mano)
19. • Fractura dúctil: cuando ocurre una fractura dúctil, una
inspección puede revelar la falla en proceso antes que
ocurra la fractura final. Bajo muchas condiciones se
puede hacer algo para corregirlo. La energía es
consumida por la fractura dúctil. De esta manera la
energía que acompaña al ocurrir la falla por impacto
puede disiparse. (se caracteriza por presentar una
apariencia opaca, los bordes de la pieza se deforman
plásticamente, presentan cavidades en su superficie)
• FATIGA: EL HOMBRE SIEMPRE HA ESTADO
CONSCIENTE QUE CIERTOS MATERIALES FALLAN SI
CONTINUAN EN SERVICIO POR UN TIEMPO MUY
PROLONGADO. LAS PERSONAS AUTORIZADAS
SUPONIAN QUE EL METAL SE “CANSABA”, DE MANERA
QUE EMPEZARON HABLAR DE: FALLAS POR FATIGA.
20. • El tipo mas conocido de fatiga ocurre al aplicar esfuerzos ciclicos.
Nos damos cuenta de que una lamina delgada puede romperse si la
doblamos repetidamente hacia atrás y hacia adelante.
• La fatiga se desarrolla porque cada ciclo produce minusculas
deformaciones q no son del todo recuperables..
• CLASIFICACION DE LAS FALLAS
• DEBIDO AL PROCESO DE FABRICACION:
• COMPOSICION QUIMICA DE LA PIEZA
• FUNDICION, SOLDADURA, TRATAMIENTO TERMICO,
MECANICO.
• DEBIDO AL DISEÑO:
• CONCENTRACION DE ESFUERZO LOCALIZADO
• GEOMETRIA DE LA PIEZA
• ALTA TEMPERATURA
• DEBIDO AL DETERIORO DURANTE LAS CONDICIONES DE
SERVICIO:
• BAJO MANTENIMIENTO
• OXIDACION (CHOQUE TERMICO)
• SOBRE CARGAS
21. En ingeniería, torsión es la solicitación que se
presenta cuando se aplica un momento sobre
el eje longitudinal de un elemento constructivo
o prisma mecánico, como pueden ser ejes o,
en general, elementos donde una dimensión
predomina sobre las otras dos, aunque es
posible encontrarla en situaciones diversas.
TORSION
22. La torsión se caracteriza
geométricamente porque cualquier
curva paralela al eje de la pieza deja
de estar contenida en el plano
formado inicialmente por las dos
curvas. En lugar de eso una curva
paralela al eje se retuerce alrededor
de él (ver torsión geométrica).
CARACTERISTICAS
23. DIAGRMA MOMENTOS TORSORES
Diagrama momentos torsores.
Al aplicar las ecuaciones de la estatica, en el
empotramiento se producirá un momento torsor
igual y de sentido contrario a T.
Si cortamos el eje por 1-1 y nos quedamos con
la parte de abajo, para que este trozo de eje
este en equilibrio, en la sección 1-1 debe existir
un momento torsor igual y de sentido contrario.
Por tanto en cualquier sección de este eje
existe un momento torsor T.
El diagrama de momentos torsores será:
