Grupo 4. Tema 5. Diapositvas corregidas.pptx

Presentación sobre comportamiento de materiales

1. tiempo de informe documentos de diapositivas TEMA 5:MOVIMIENTOS DE ÁTOMOS O IONES EN LOS MATERIALES Universidad del Zulia. División de Posgrado de Ingeniería. Facultad de Ingeniería. Programa de Maestría en Corrosión. Centro de Estudios de Corrosión. INGENIERIA DE MATERIALES ESPECIALIZADA Realizado por: Guerra , Rafael CI: 25. 407.197 Ramirez , Angel CI: 25.800.789

2. Añadir detalle texto texto sit Agregar texto detallado 1) Terminologia de de las propiedades mecanicas Deformacion unitaria: se define como el ambio en dimensión por unidad de longitud, unidad (mm/mm) o (in/in) Deformacion elastica: se define como la deformación ecuperable por completo que resulta a partir de que se aplica un esfuerzo Esfuerzo: f uerza por unidad de área sobre la que actúa la fuerza, unidad (Pa), (Kg/cm^2), (Psi) y (ksi) Deformacion plastica: deformación permanente de un material cuando se le aplica una carga y después se elimina. Carga: fuerza que se aplica a un material durante una prueba, unidad (Kgf), (Lbf) y (N)

3. Añadir detalle texto texto sit Agregar texto detallado 1) Terminologia de de las propiedades mecanicas Modulo de elasticidad o modulo de Young (E): Pendiente de la parte lineal de la curva de esfuerzo-deformación en la región elástica, lo mismo que el módulo de elasticidad, unidad (PSI) o (Pa) Modulo de elasticidad transversal o modulo de cortante (G): Pendiente de la parte lineal de la curva de esfuerzo cortante-deformación cortante, unidad (PSI) o (Pa) Coeficiente de Poisson (v): es una constante elástica que proporciona una medida del estrechamiento de sección de un prisma de material elástico lineal e isótropo cuando se estira longitudinalmente y se adelgaza en las direcciones perpendiculares a la de estiramiento.

4. Añadir detalle texto texto sit Agregar texto detallado 1) Terminologia de de las propiedades mecanicas Figura 1. Esfuerzos de tension, compresion y corte, donde F es la fuerza aplicada Figura 2. Ìlustracion de modulo de Young en zona de comportamiento de material elastico lienal y no lineal

5. Añadir detalle texto texto sit Agregar texto detallado 1) Terminologia de de las propiedades mecanicas Rapidez de doformacion: se define como el ambio en dimensión por unidad de longitud, unidad (s^-1). Carga de impacto: Aplicación de un esfuerzo a una velocidad de deformación muy alta (,>100 s^-1) Material viscoso: Material en el que se desarrolla una deformación por un periodo y que no regresa a su forma original después de que se elimina el esfuerzo Material viscoelastico o anelastico: puede concebirse como un material con una respuesta entre la de un material viscoso y uno elástico.

6. Añadir detalle texto texto sit Agregar texto detallado 1) Prueba de tension: uso del diagrama esfuerzo deformacion El ensayo a tension de un material se realiza por medio de un equipo de ensayo (maquina universal) en el que se aplicando una carga, un deformimetro (para la medicion de estiramiento) y especimen normalizado (un diámetro de 12.83 mm y una longitud calibrada de 50.8 mm) para evaluar la resistencia del material. Maquina Universal Deformimetro Probeta normalizada

7. - Procesamiento de la informacion recopilada - Generacion de curva esfuerzo deformacion Post ensayo - Encender los equipos y posicionalos - Colocar probeta normalizada en maquina universal - Activar la maquina universal - Recolectar cargas aplicadas con estiramientos correspondientes a medida que avanza el ensayo - Medicion de longitud final de la probeta luego de generarse la falla Ejecucion del ensayo - Verificar calibracion de equipos - Estimacion previa de cargas a aplicar - Seleccion de probeta a ensayar Preparacion de ensayos

8. Metales Elastomeros Materiales termoplasticos Ceramicas, vidrios y concreto Figura 3. Diagrama esfuerzo deformacion de distintos materiales

9. Figura 4. Curva esfuerzo vs deformacion teorica en metales

10. Figura 5. Curva esfuerzo vs deformacion de aleaciones comunes

11. Añadir detalle texto texto sit Agregar texto detallado Ejercicio 1. Segun los datos obtenidos de un ensayo a tension de una barra con una aleacion sin aluminio de 12.83 mm de diámetro, con una longitud inicial (lo) 5 50.8 mm. Los datos y ecuaciones a utilizar se presentan a continuacion:

12. Añadir detalle texto texto sit Agregar texto detallado Ejercicio 1. Aplicando las ecuaciones mencioadas se llena la siguiente tabla

13. Figura 6. C urva esfuerzo vs deformacion en aleacion sin aluminio

14. Añadir detalle texto texto sit Agregar texto detallado Ejercicio 2. Disene una barra de aluminio que debe soportar una fuerza aplicada de 200 kN. .A fi n de que la seguridad sea infalible, el esfuerzo máximo permisible sobre la barra se limita a 172.37 MPa, es decir, se encuentra por debajo de la resistencia a la fluencia del aluminio.Se desea que el metal no se deforme mas alla de la zona elastica, teniendo un esfuerzo correspondiente de 117.2 MPa. La barra debe ser de por lo menos 3.81 m de largo, pero no debe deformarse de manera elástica más de 6.35 mm cuando se aplique la fuerza. Los datos y ecuaciones a utilizar se presentan a continuacion:

15. Añadir detalle texto texto sit Agregar texto detallado Ejercicio 2. Realizando la sustitucion de los datos en las ecuaciones mencionadas se obtiene:

16. Resistencia a la tension Propiedades elasticas Tenacidad a la tension Efecto de la temperatura Resistencia a la fluencia Ductilidad 3) Propiedades que se descubren a partir de la prueba de tension

17. Es el v alor del esfuerzo que se obtiene de manera gráfica, que describe no más de una cantidad específica de deformación . 3.1) Resistencia a la fluencia En el caso de los materiales poliméricos, este esfuerzo corresponde al desenredado de las cadenas de las moléculas de polímero o al deslizamiento de las cadenas entre sí . Figura 7. Determinación de la resistencia a la fluencia compensada a 0.2% En los materiales metálicos, por lo general es el esfuerzo que se requiere para que se inicie el movimiento de las dislocaciones, o deslizamiento.

18. Figura 8. Valores comunes de la resistencia a la fluencia comunes para distintos ateriales de ingeniería

19. Se define como el e sfuerzo que corresponde a la carga máxima en una prueba de tensión , donde el mayor registrado en la prueba se conoce como resistencia máxima a la tensión extrema (RMT) 3.2) Resistencia a la tension Figura 8. La deformación localizada de un material dúctil Estricción Estriccion Deformación local que provoca la reducción del área de la sección transversal de un espécimen bajo tensión

20. Ley de Hooke Relación lineal entre el esfuerzo y la deformación en la parte elástica de la curva de esfuerzodeformación. Coeficiente de Poisson Es un coeficiente que relaciona la deformación elástica longitudinal producida por un esfuerzo de tensión sencillo o un esfuerzo de compresión con la deformación lateral que ocurre de forma simultánea. 3.3) Propiedades elasticas Estricción

21. 3.3) Propiedades elasticas Estricción Tabla 1. Propiedades elásticas y temperatura de fusión (Tf) de materiales

22. Medida de la energía que se requiere para provocar la fractura bajo las condiciones de la prueba de tensión , tambien se define como a rea bajo la curva de la prueba de tensión de esfuerzo verdadero - deformación verdadera. 3.4) Tenacidad a la tension Estricción 3.5) Ductilidad Capacidad de un material para deformarse de manera permanente sin romperse cuando se le aplica una fuerza. Estas se miden en dos medidas: porcentaje de elongación y reduccion porcentual de area.

23. Añadir detalle texto texto sit Agregar texto detallado Ejercicio 2. Utilizando los valores generados en la tabla del Ejercicio #1, calcule porcentaje de elongación y reduccion porcentual de area de la barra de aleacion sin aluminio ensayada, donde tiene una longitud final después de la falla de 55.753 mm y un diámetro final de 10.11 mm en la superficie fracturada

24. Las propiedades mecánicas de los materiales dependen de la temperatura. La resistencia a la fluencia, la resistencia a la tensión y el módulo de elasticidad disminuyen a temperaturas más altas, mientras que, por lo general, la ductilidad aumenta. 3.6) Efecto de la temperatura Estricción Figura 9. Efecto de la temperatura sobre la curva de esfuerzo-deformación Figura 10. Efecto de la temperatura sobre las propiedades de tensión de una leación de aluminio.

25. La disminución del esfuerzo ingenieril más allá de la resistencia a la tensión en una curva de esfuezo-deformación ingenieriles se relaciona con la definición de esfuerzo ingenieril. En estos cálculos se utiliza el área original A o , pero ésta no es precisa, debido a que el área cambia de manera continua. El esfuerzo verdadero y la deformación verdadera se defi nen por medio de las siguientes ecuaciones: 4) Esfuerzo verdadero y deformacion verdadera Estricción Figura 9. Relación entre el diagrama esfuerzo verdadero-deformación verdadera y el diagrama de esfuerzo-deformación

26. Utilizando los valores generados en la tabla del Ejercicio #1, calcule la deformacion, esfuerzo, deformacion verdadera y esfuerzo verdadero para la carga maxima registrada en el ensayo. Ejercicio 3. Estricción

27. Se define como la a plicación de una fuerza al centro de una barra soportada en cada extremo para determinar la resistencia de un material a una carga estática , aplicada de manera lenta. Por lo general se utiliza para materiales quebradizos. En los materiales más quebradizos, la falla ocurre en la carga máxima, donde la resistencia a la tensión y la resistencia a la ruptura son iguales . 5) Prueba de flexion en materiales quebradizos Estricción Figura 11. Deflexion del material en prueba de flexion Ecuaciones

28. La resistencia a la flexión de un material compuesto reforzado con fibras de vidrio es de 310 MPa y el módulo de flexión es de 124 GPa determinado en una prueba de flexión de tres puntos. Se soporta una muestra, la cual es de 12.7 mm de ancho, 9.525 mm de alto y 203 mm de largo, entre dos barras separadas 127 mm. Determine la fuerza que se requiere para fracturar el material y la deflexión de la muestra en la fractura. Ejercicio 3. Estricción

29. La prueba de dureza mide la resistencia a la penetración de la superficie de un material por un objeto duro . Se han diseñado diversas pruebas de dureza, las que más se utilizan son la prueba de Rockwell y la prueba de Brinell. 6) Dureza de los materiales Estricción Figura 12. Penetradores para las pruebas de dureza de Brinell y de Rockwell. Ecuacion

30. - Piramide cuadrada de diamante Prueba knoop - Cono - Esfera de 1/8 y 1/16 pulg Prueba de Rockwel - Esfera de acero de 10 mm Prueba de Brinnel - Piramide cuadrada de diamante Prueba Vickers

31. Estricción Tabla 2. Comparación de las pruebas de dureza comunes

32. La nanoin dentacion es la prueba de dureza que se lleva a cabo en la escala de longitud nanométrica. Se utiliza una punta pequeña de diamante para indentar el material de interés. La carga impuesta y el desplazamiento se miden de manera continua con una resolución de micronewtons y nanómetros, respectivamente. 6) Nanoindentacion Estricción Figura 13. Nanoindentacion de un vidrio metalico voluminoso de Zr41.2Ti13.8Cu12.5Ni10.0Be22.5 realizada con una punta de Berkovich en un nanopenetrador

33. La velocidad de deformacion es la v elocidad a la que se desarrolla la deformación en o es aplicada a un material indicado; se representa por medio de o para las velocidades de deformación de tensión y cortante, espectivamente. Las pruebas o ensayos de impacto son: prueba de Charpy y la de Izod 7) Efectos de la rapidez de deformación y comportamiento ante el impacto Estricción Figura 14. Prueba de impacto: pruebas de Charpy y de Izod, se muestran dimensiones de los especímenes comunes.

34. 7) Efectos de la rapidez de deformación y comportamiento ante el impacto Estricción Figura 15. Resultados a partir de una serie de pruebas de impacto de Izod en un polímero termoplástico de nailon duro.

35. Es la temperatura a la cual el modo de falla de un material cambia de fractura dúctil a quebradiza. 8) Propiedades que se descubren a partir de la prueba de impacto Estricción Figura 16. Propiedades de la muesca en V de Charpy en un acero al carbono CCCu y un acero inoxidable CCCa Temperatura de transición de dúctil a quebradizo (TTDQ)

36. La sensibilidad a la muesca de un material puede evaluarse comparando las energías absorbidas de la muesca en función de los especímenes sin muesca. Sensibilidad a la muesca Estricción Uso de las propiedades de impacto - La energía absorbida y la TTDQ son muy sensibles a las condiciones de carga. - El tamaño del espécimen también afecta los resultados; puesto que es más difícil que un aterial grueso se deforme, se requieren energías menores para romper los materiales más gruesos. - La configuración de la muesca afecta el comportamiento; una grieta en una superficie puntiaguda y afilada permite energías absorbidas menores que las de una muesca en V.

37. Gracias