Materiales para Ingeniería MET203

PAUTA CERTAMEN 2 MET203

Materiales para Ingeniería MET203

04 de diciembre de 2020

30% + 40% + 40%

Contenidos a evaluar:

• Metodología de selección de materiales.
• Comportamiento plástico, fractura, fatiga
• Ciencia que determina el comportamiento plástico, fractura, fatiga de materiales.

Problemas

1.- Definir los siguientes conceptos (6 pts c/u):

• Tenacidad a la fractura: propiedad del material que indica la resistencia al crecimiento y avance de grieta en condiciones de esfuerzos cíclico (fatiga).
• Endurecimiento por deformación en frio: mecanismo de endurecimiento relacionado al aumento de dislocaciones en la red cristalina del material, inducido por deformación plástica en frio.
• Endurecimiento por solución solida: mecanismo de endurecimiento relacionado al aumento de soluto en solución sólida, provocando un aumento en la distorsión elástica de la red cristalina.
• Dislocación de borde: defecto lineal, en donde los átomos estas desalineados, formando un plano extra de átomos en el cristal.
• Enlace metálico: un tipo de enlace atómico característico de las especies metálicas, en donde un modelo simple sugiere que los electrones de valencia no tienen un ordenamiento en particular, mas bien, estos estas libres en un mar o nube de electro

2.- Medimos la curva R de una placa gruesa de la aleación de aluminio 2094 T6, conteniendo una grieta central de tamaño 2a = 10 mm, y obtenemos la curva de la figura. [pic 1]

1. Calcular el valor aproximado de la tenacidad a fractura en deformación plana KIc de este aluminio. (20%)
2. Determinar para que valor de KIc fallará una placa idéntica, cargada en la dirección normal a la grieta. (10%)
3. ¿Cuál es el valor de la tensión nominal de la placa en dicho momento? (10%)

Datos del aluminio 2094-T6 E = 7 x 104 MPa;  ν = 0,33

Se trata de una curva R creciente. La solución de este problema aparece reflejada en la figura adjunta desarrollada sobre la curva R original del enunciado del problema.[pic 2]

Nos piden hallar la tenacidad a fractura. Para ello, determinaremos el valor de G y luego aplicaremos la expresión que nos relaciona ambos parámetros:

[pic 3]

a.- El valor aproximado de la tenacidad a fractura en deformación plana KIC de este aluminio corresponde a un valor de GIC = 0,06 MN/m, por lo tanto:

[pic 4]

[pic 5]

[pic 6]

b.- Una placa idéntica cargada en la dirección normal a la grieta falla con la tensión tangente a la curva R representada, que se corresponde con un valor de Gc= 0,143 MN/m.

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