Propiedades de diseño de materiales

Primera prueba parcial correspondiente al primer corte (10%)

Angel Acosta. V-30.399.277 Ing. Mtto. Mecánico.

Propiedades de diseño de materiales.

1. Definiciones:

1. Defina resistencia a la cedencia.
2. Defina rigidez.
3. Defina Ductilidad.

Estudiantes de Mecánica e Industrial.

1. Las definiciones anteriores deben responder también es común para todos.
2. Estudiantes mecánica e Industrial

1. Realizar el resumen técnico del apartado 2.3 Acero.
2. Realizar el resumen técnico del apartado 2.5 Aluminio.

1. Resolver problemas indicados a continuación:

1. Resolver el problema del ejemplo 3-13.
2. Resolver el problema del ejemplo 3-19 utilizando unidades del sistema internacional.

1. Resolver el problema del ejemplo 3. 23 use las dimensiones y los datos en el sistema internacional use las tablas correspondientes con el fin de hacer las conversiones respectivas.

Las instrucciones en la solución de los problemas es usar el editor de ecuaciones del Word y hacer la explicación breve del contexto de cada problema, guarde el archivo en PDF y lo envía al correo josebarrios122@gmail.com preferiblemente, éxitos a todo

Resistencia a la cedencia: El límite elástico es el valor de tensión, en la curva de tensión-deformación, donde una línea trazada desde el valor de deformación 0,002 in/in (o m/m) es paralela a la parte recta de la curva de la curva de tensión que intersecta la deformación.

Es la tensión a la que se produce un aumento de tensión para un aumento de tensión cero. En esta etapa, el material conduce a defectos cristalinos (huecos, hendiduras y dislocación), provocando así el desplazamiento molecular (deformación) sin resistir la fuerza aplicada, aumentando así la carga que es variable y pequeña y puede detectarse en la lectura de carga en la máquina de prueba para algunos materiales.

Rigidez: La rigidez de un material es una función de su módulo de elasticidad, a veces llamado módulo de Young. A menudo es necesario determinar cuánto se deformará una pieza bajo carga para garantizar que una deformación excesiva no inutilice la pieza. Esto puede suceder con tensiones por debajo del límite elástico del material, especialmente en miembros muy largos. o en dispositivos de alta precisión.

La rigidez es la capacidad de los elementos estructurales para resistir esfuerzos sin deformación manteniendo sus juntas. Se dice que la estructura rígida es indeformable. Las estructuras no rígidas pueden perder la forma después de la tensión, se dice que son deformables.

Ductilidad: La ductilidad es una de las propiedades mecánicas de la materia, incluida la capacidad de deformarse plásticamente sin romperse. Es una propiedad común de las aleaciones metálicas o de los materiales plásticos. Si el material se somete a una fuerza sostenida en los extremos opuestos, su forma cambiará para formar hilos, pero el material no se romperá.

Cuando los metales se rompen, su fractura se puede clasificar como dúctil o frágil. El material dúctil se estirará y se derretirá antes de fracturarse, y en la parte fracturada, la sección transversal se reducirá notablemente. Por el contrario, un material quebradizo se fracturará repentinamente con poco o ningún cambio en el área de la parte rota. Los materiales dúctiles se prefieren para piezas sujetas a cargas repetidas o de impacto porque generalmente son más resistentes al daño por fatiga y absorben mejor la energía del impacto.

Resumen técnico del apartado 2.3 Acero.

El término acero se refiere a las aleaciones de hierro y carbono y en muchos casos a otros elementos. Debido a la gran cantidad de aceros disponibles, se clasificarán en este apartado en acero al carbono, acero aleado, acero inoxidable y acero estructural. Para aceros al carbono y aleados, se utiliza la designación de cuatro dígitos para identificar cada aleación.

Los cuatro dígitos serían los mismos para aceros clasificados por el Instituto Estadounidense del Acero (AISI) y la Asociación de Ingenieros Automotrices (SAE). En la siguiente figura podemos ver el significado de cada digito:

AISI        X X X X[pic 1]

Contenido de carbón

Número de aleación, indica los principales elementos de aleación Organización responsable

Ejemplo:

AISI        1 0 2 0[pic 2]

0,20% de carbono Acero al carbón simple

En líneas generales, los primeros dos dígitos del código de cuatro dígitos del acero se refieren a los principales elementos de aleación, además del carbono, en el acero. Los dos últimos dígitos indican el porcentaje promedio (o puntaje) de carbono en el acero.

Por ejemplo, si los dos últimos dígitos son 40, el acero tendrá un contenido de carbono de alrededor del 0,4 %. Los números de carbono son prominentes en el nombre de la aleación porque, en general, a medida que aumenta el contenido de carbono, también aumenta la resistencia y la dureza del acero. El contenido de carbono oscila típicamente entre 0,1% y aproximadamente 1,0%. Cabe señalar que, si la resistencia aumenta a medida que aumenta el contenido de carbono, el acero también se vuelve menos dúctil.

Las propiedades mecánicas de los aceros al carbono y los aceros aleados son muy sensibles a sus procesos de formación y tratamiento térmico. Incluye resistencia óptima, límite elástico y porcentaje de elongación para diferentes grados de acero en diferentes condiciones. Tenga en cuenta que estos son ejemplos típicos o propiedades en las que no se puede confiar para fines de diseño. Las propiedades del material dependen de muchos factores, incluidas las dimensiones de la sección transversal, la temperatura, la composición real, las variables de procesamiento y las técnicas de fabricación.

El diseñador es responsable de estudiar las diversas propiedades posibles de los materiales y diseñar elementos de carga que sean seguros independientemente de la combinación de factores presentes en una situación dada.

La laminación del acero hasta una forma final, mientras se encuentra cerca de la temperatura ambiente, se conoce como laminado en frío y produce una alta resistencia y una ductilidad un tanto baja. Se puede obtener una resistencia aún más alta mediante estirado en frío, estirando el material a través de matrices mientras se encuentra cerca de la temperatura ambiente. tanto, de estos tres métodos populares de producir perfiles de acero, la forma de estirado enfrío

produce la resistencia más alta, seguido por las formas de laminado en frío y laminado en caliente.

Varias aleaciones se dan a temperaturas de temple de 700°F, 900°F y 1300°F para darle una idea de la variedad de resistencias disponibles. El recocido y la normalización son tratamientos térmicos diseñados para ablandar el acero, para impartirle propiedades más uniformes, para hacerlo más fácil de formar o para aliviar los esfuerzos desarrollados en el acero durante procesos tales como soldadura, maquinado o formado. La normalización del acero se inicia calentándolo a aproximadamente la misma temperatura (llamada temperatura crítica alta) que se requeriría para endurecerlo enfriándolo por inmersión, como se describió antes.

El recocido con alivio de esfuerzos consiste en calentar a menos de la temperatura baja crítica, manteniéndolo hasta alcanzar una temperatura uniforme en toda la pieza y luego enfriar a temperatura ambiente.

Los aceros inoxidables obtienen su nombre debido a su resistencia a la corrosión. Aunque están disponibles más de 40 grados de acero inoxidable con los productores de acero, usualmente se categorizan en tres series que contienen aleaciones con propiedades similares. Los aceros de las series 200 y 300 tienen una alta y buena resistencia a la corrosión. No son endurecibles por tratamiento térmico, aunque pueden ser fortalecidos mediante trabajo en frío. típicamente se conocen como cuarto duro, medio duro, tres cuartos duro, duro y totalmente duro, con la resistencia incrementada a medida que la dureza es más alta. las propiedades de algunas aleaciones de acero inoxidable se ven dos condiciones, recocido, y totalmente duro, es decir, los extremos de resistencias disponibles.

El acero estructural se fabrica en láminas, placas, barras, tubos y formas estructurales como vigas en I, vigas de ala ancha, canales y esquinas. Un acero muy popular para aplicaciones estructurales es el ASTM A36, un acero al carbón utilizado para muchos perfiles, placas y barras comercialmente disponibles. Con

resistencia a cedencia mínima de 50 ksi (345 MPa), permite utilizar vigas más livianas, en comparación con el acero ASTM A36 anteriormente utilizado, en muchas aplicaciones con significativos ahorros de costos. Otro grado HSLA de acero estructural que cada vez se utiliza más es el ASTM A913, grado 65 con resistencia a la cedencia mínima de 65 ksi (448 MPa). El ASTM A242 en grados 42, 46 y 50 es otro acero HSLA que se produce como perfiles, placas y barras para usos estructurales generales. Como se indica en el apéndice A–16, los grados disponibles para placas y barras Los espesores hasta de 2.5 in tienen una resistencia a la cedencia de 100 ksi (690 MPa). Los espesores más grandes se clasifican a una resistencia a la cedencia mínima de 90 ksi (620 MPa). Otro acero estructural HSLA de uso general es el ASTM A572, disponible en todos tipos de perfiles, placas y barras. Cuando se producen como tubo, se especifica el acero ASTM A53 grado B con una resistencia a la cedencia de 35 ksi (240 MPa).

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