Fluencia Mecánica en los materiales.pptx

Fluencia en la mécanica.

1. Fluencia Mecánica en los materiales Jimmy Recalde, Cesar Armando, Martin Ocampos.

2. Definición y Naturaleza Naturaleza de la Fluencia Mecánica Dependencia del Tiempo: La fluencia es un proceso que depende del tiempo, lo que significa que la deformación del material aumenta con el tiempo mientras se mantiene una carga constante.   Temperatura: La fluencia se vuelve significativa a temperaturas que son un porcentaje considerable de la temperatura de fusión del material. Para los metales, esto suele ser a partir de aproximadamente 0.4 veces su temperatura de fusión en la escala Kelvin.   Comportamiento Plástico: La fluencia resulta en deformación plástica, lo que implica que la deformación no se recupera una vez que se elimina el esfuerzo. Esto contrasta con la deformación elástica, que es reversible.

3. Fases de la fluencia:   Fase Primaria: Inicia con una tasa de deformación rápida que disminuye con el tiempo. Fase Secundaria: Se alcanza una tasa de deformación constante y estable, también conocida como fluencia estacionaria. Fase Terciaria: La tasa de deformación vuelve a aumentar, llevando finalmente a la fractura del material.

4. Factores que afectan la fluencia: Esfuerzo Aplicado: A mayores esfuerzos, la tasa de fluencia aumenta. Temperatura: A mayor temperatura, la tasa de fluencia también aumenta. Material: La microestructura y la composición del material juegan un papel crucial en su comportamiento frente a la fluencia.

5. Modelos de la fluencia: MODELOS DE FLUENCIA Modelo de Norton. Modelo de Arrhenius. Modelo de Doble Ecuación de Potencia. Modelo de Viscosidad. Modelo de Deslizamiento Asistido por Dislocación (DAD).

6. Relación entre deformación y tiempo: La relación entre la deformación y el tiempo durante la fluencia mecánica se puede representar gráficamente como una curva de fluencia, donde se observan claramente las tres fases: Eje Y (Deformación): Muestra la cantidad de deformación. Eje X (Tiempo): Muestra el tiempo transcurrido bajo carga constante. La curva inicia con una pendiente pronunciada (fase primaria), seguida de una pendiente constante (fase secundaria), y termina con una pendiente creciente (fase terciaria).

7. Descripción de cada factor: 1. Temperatura Efecto: La fluencia se vuelve significativa a temperaturas elevadas, especialmente para materiales metálicos. Generalmente, esto ocurre a temperaturas superiores a aproximadamente el 0.4 de la temperatura de fusión del material (en la escala Kelvin). Razón: Las altas temperaturas aumentan la movilidad atómica y facilitan los mecanismos de deformación plástica, como el deslizamiento y la difusión atómica. 2. Esfuerzo Aplicado Efecto: Un mayor esfuerzo aplicado incrementa la tasa de fluencia. Razón: El esfuerzo aplicado proporciona la fuerza motriz para la deformación plástica. A mayores esfuerzos, los átomos y las dislocaciones en el material se mueven más fácilmente, acelerando la fluencia.

8. Continuación Tiempo Efecto: La deformación por fluencia aumenta con el tiempo bajo una carga constante. Razón: La fluencia es un proceso dependiente del tiempo, donde la acumulación de deformación ocurre progresivamente. 4. Composición y Microestructura del Material Efecto: Diferentes materiales y sus microestructuras tienen diferentes resistencias a la fluencia. Razón: La composición química, el tamaño de grano, la presencia de fases secundarias y precipitados, y la estructura cristalina del material influyen en su comportamiento frente a la fluencia. Por ejemplo, los materiales con granos más finos pueden tener mayor resistencia a la fluencia debido a una mayor cantidad de límites de grano, que actúan como barreras para el movimiento de dislocaciones.

9. Descripción y resumen de factores: Temperatura: Incrementa la movilidad atómica. Esfuerzo Aplicado: Proporciona fuerza motriz para la deformación. Tiempo: Proceso dependiente del tiempo. Composición y Microestructura: Influencia de la estructura interna del material. Ambiente: Efectos químicos y físicos del entorno. Historia de Tratamiento: Cambios en la microestructura debido a procesos previos. Tamaño y Forma: Distribución de esfuerzos en la geometría del componente. Defectos e Impurezas: Sitios de iniciación de la fluencia.

10. Modelos de fluencia: Modelo de Norton. Modelo de Arrhenius. Modelo de Doble Ecuación de Potencia. Modelo de Viscosidad. Modelo de Deslizamiento Asistido por Dislocación (DAD).

11. Tamaño y forma Relación Volumen-Superficie : Muestras más grandes pueden contener más defectos internos y mostrar una distribución desigual de la microestructura, afectando la fluencia. Concentraciones de Esfuerzo : La geometría de la muestra puede crear concentraciones de esfuerzo en áreas específicas, acelerando la fluencia local. Distribución de Carga : Formas complejas pueden causar distribuciones no uniformes de estrés, resultando en tasas de fluencia variables. Resistencia a la Deformación : Componentes delgados o con formas particulares pueden experimentar una mayor tasa de deformación bajo el mismo esfuerzo comparado con muestras más robustas.

12. Mitigación Mitigación de Efectos Optimización del Diseño : Diseñar componentes para minimizar concentraciones de esfuerzo. Tratamientos Térmicos y Mecánicos : Homogeneizar la microestructura y reducir defectos. Materiales Avanzados : Usar materiales con propiedades mejoradas para resistir la fluencia en geometrías complejas.

13. Defectos e impurezas Imperfecciones estructurales en un material, como dislocaciones, vacantes, grietas y límites de grano. Impurezas: Elementos o compuestos extraños presentes en un material que no forman parte de su composición química ideal. Tipos de Defectos Dislocaciones: Imperfecciones lineales donde los átomos están desalineados. Efecto: Actúan como puntos de inicio de la deformación y facilitan el movimiento atómico, acelerando la fluencia. Vacantes:  Definición: Átomos ausentes en la estructura cristalina. Efecto: Facilitan la difusión atómica, lo que puede acelerar la fluencia.

14. Conclusión La comprensión de la fluencia mecánica es esencial para el diseño y la evaluación de materiales que operan bajo cargas constantes y a temperaturas elevadas durante períodos prolongados. Este fenómeno, que se caracteriza por la deformación plástica progresiva de los materiales, depende de diversos factores, incluyendo la temperatura, el esfuerzo aplicado, el tiempo, la microestructura del material, y las condiciones ambientales.

15. Preguntas Qué entienden por fluencia mecánica y en qué situaciones suele ocurrir? ¿Por qué es importante considerar la temperatura al hablar de fluencia? Fases de la Fluencia ¿Cuáles son las tres fases de la fluencia mecánica? ¿Qué ocurre durante la fase secundaria de la fluencia? ¿Por qué es crítico identificar la fase terciaria de la fluencia en un material? Modelos de Fluencia ¿Pueden mencionar alguno de los modelos matemáticos utilizados para describir la fluencia mecánica?