Propiedades mecanicas

Se procede a calcular los valores de la tensión (σ) en la probeta y la deformación unitaria (ε).

Como no se cuenta con datos del cambio de diámetro en la sección, no es posible realizar una curva real tensión-deformación unitaria. Por consiguiente se calcula para la curva ingenieril:

(1) σ=F/A_init

(2) ε=ΔL/L= δ/L_o =(L-L_o)/L_o

Luego se grafica en un plano cartesiano la tensión (σ) en el eje de las ordenadas y la deformación unitaria (ε) en el eje de las abscisas

Gráfico 1: Curva Tensión-Deformación Unitaria

Gracias a las herramientas de Excel se logra obtener una sección lineal de la recta que corresponde al comportamiento elástico del material. También se obtiene su respectiva línea de tendencia, donde se puede apreciar la ecuación de la recta. La pendiente de esta ecuación corresponde al Módulo de Elasticidad o también conocido como Módulo de Young, el cual es una medida de la rigidez del material. Cuanto mayor sea el módulo, más pronunciada es la pendiente y la deformación elástica más pequeña, la cual resulta de la aplicación de una tensión determinada. Dado que se necesita el módulo de elasticidad para el cálculo de las desviaciones de las vigas y otros miembros estructurales, es un importante valor de diseño. El módulo de elasticidad se determina por las fuerzas de unión entre los átomos. Debido a que estas fuerzas no se pueden cambiar sin cambiar la naturaleza básica de los materiales, el módulo de elasticidad es una de las propiedades más importantes dentro de las propiedades mecánicas intrínsecas. (Moosbrugger, 2002)

Matemáticamente se define como

(3) E=∆σ/∆ε

En el caso de estudio, la pendiente corresponde a E= 103321 N/〖mm〗^2 que es equivalente a 103.321 GPa. Lo cual está muy cerca de ser un elemento constituido de cobre. (Calliste & Rethwisch, 2009) el cobre tiene un Módulo de Elasticidad de 110 GPa, al ser una propiedad mecánica intrínseca, es fácil caracterizar la prueba a cierta composición.

Si se analiza el gráfico, se logra identificar las siguientes propiedades

Gráfico 2: Propiedades Mecánicas

Donde

La tensión de ruptura corresponde a la máxima tensión que puede resistir el material unos instantes previos a su ruptura (Bernal, 2005). El alargamiento de ruptura corresponde a la deformación unitaria que conlleva a la ruptura

La tensión máxima o resistencia es conocida como "Ultimate tensile strength" (UTS), en español resistencia última a la tracción, a menudo abreviado como resistencia a la tracción (TS) o resistencia a la rotura. Es una propiedad que cuantifica a tensión máxima que un material puede soportar al aplicarse tensión positiva o tracción antes de fallar o romperse. Esto corresponde a la tensión máxima que puede ser sostenida por una estructura en tensión; si se aplica y se mantiene esta tensión, dará como resultado la fractura. (Calliste & Rethwisch, 2009)

De los datos entregados se obtiene que

σ_UTS=1613,08 N/〖mm〗^2

σ_rup=1475,58 N/〖mm〗^2

ϵ_rup=0.0598

La tensión de fluencia es la última propiedad a analizar, esta corresponde a la tensión en el que la deformación plástica comienza, o donde se produce el fenómeno de ceder (que viene del inglés "yield"). La posición del punto donde se encuentra la tensión de fluencia es difícil de medir con precisión. Por esta razón se ha llegado a una convención. Consiste en hacer una línea recta paralela a la porción elástica de la curva tensión-deformación, la cual se desplaza en cierta deformación especificada, por lo general 0.002. La tensión de fluencia se encontrará en la intersección de esta línea y la curva

...