Propiedades mecánicas de los materiales
Enviado por Pedro Luis • 27 de Abril de 2022 • Apuntes • 3.623 Palabras (15 Páginas) • 38 Visitas
Instituto Universitario Politécnico [pic 1]
“Santiago Mariño”
Sede Maracaibo
Propiedades mecánicas de los materiales
Profesora Maira Colina Pedro Luis Echenagucia Ortiz
C.I. 28.472.750
Ing. Petróleo
Octubre, 2021
Introducción
Los materiales son las sustancias que componen cualquier producto u objeto compuesto, siendo utilizados desde los inicios de la civilización con el fin de mejorar progresivamente la calidad de vida, así que los materiales están en todo lo que nos rodea.
La selección apropiada de estos es crucial para su aprovechamiento, optimización y sobre todo para garantizar la calidad del objeto fabricado; así mismo la ingeniería es un puente entre la ciencia y la sociedad, y su papel consiste en aplicar sus descubrimientos para resolver problemas, en este caso para la evolución del uso de los materiales, demostrado en productos con materiales como el acero, la plata, el vidrio y la madera, los cuales son el resultado del uso de la ingeniería, sumamente importantes en casi todo lo que usamos o tenemos hoy en día.
Es muy difícil conocer la totalidad de las propiedades de los materiales, pero esto da campo abierto a que se siga estudiando sobre estos y por ende descubriendo mejores maneras de utilizarlos.
Resistencia de los materiales
La resistencia de los materiales se encarga de estudiar los efectos de las diferentes fuerzas sobre cuerpos deformables, por lo que siempre toma en cuenta parámetros que dependan del tipo de material, como lo son las propiedades mecánicas de los materiales. La resistencia de los materiales permite presentar como funcionan la tensión y la deformación, así como la ley de Hooke la cual se utiliza para la resolución de problemas de tracción y presión.
Deformaciones elásticas
La aplicación de una fuerza externa provoca tensiones en el material, causa que el material se deforme comprimiéndose o alargándose según la fuerza aplicada; una vez suspendida la aplicación de la fuerza aparece la propiedad de la elasticidad, la cual es la capacidad de los átomos de un material para volver a su posición original, provocando que el material tome la forma que tenía antes de la deformación.
Pandeo y estabilidad
Los componentes largos y estilizados como las vigas y los soportes, puede adoptar un estado de equilibrio inestable cuando se ven expuestos a una tensión de comprensión provocada por una fuerza aplicada a lo largo del eje de la viga o soporte; para definir esta fuerza, el Físico Leonhard Euler definió cuatro casos de pandeo típicos:
- Pandeo flexional: el elemento que se comprime se flecta lateralmente sin giro ni cambios en su sección transversal
- Pandeo torsional: El elemento en compresión gira alrededor de su centro de corte
- Pandeo flexo-torsional: El elemento en compresión gira y se flecta al mismo tiempo sin sufrir cambios en su sección transversal
- Pandeo lateral-torsional: Es el modo de pandeo de un elemento a flexión que conlleva deflexión normal al plano de flexión y simultáneamente girando alrededor del centro de corte
Esfuerzos compuestos
Equipos de ensayo para analizar componentes en los que se producen dos o varios esfuerzos al mismo tiempo
Análisis experimental de esfuerzos y deformaciones
Hay dos métodos para realizar estos análisis de manera no destructiva
- El procedimiento eléctrico de medición de la elongación con ayuda de galgas extensométricas para la determinación indirecta de las tensiones reales.
- El procedimiento fotoelástico para la representación directa de la distribución de las tensiones
Rigidez de los materiales
La capacidad que tiene un material de resistir la deformación cuando se aplica una fuerza externa se denomina rigidez, y la capacidad para volver a su forma original cuando se elimina dicha fuerza externa es la elasticidad.
Módulo de Young
La relación de la fuerza externa a la elasticidad de los materiales es lo que se conoce como el modulo de Young, el cual se calcula dependiendo si es un material lineal (Tensión/Deformación), un material no lineal (Variación del esfuerzo/Variación de la deformación) o un material anisótropo (La suma de las constantes elásticas multiplicadas por sus respectivos cosenos directores)
Cuanto menor sea el módulo de Young, menor será la rigidez del material, lo que quiere decir que se puede deformar fácilmente, entonces si por ejemplo si midiese con un micrómetro un objeto de módulo de Young bajo el objeto podría deformarse fácilmente, por lo que tomar una medida precisa de dicho objeto sería muy complicado.
Rigidez en las estructuras
Cuando una estructura pierde rigidez, los ángulos que forman los elementos resistentes cambian respecto a sus ángulos originales; por ejemplo, una estantería metálica unida con tornillos tiende a deformarse al perder la rigidez de sus uniones, perdiendo sus ángulos de 90 grados.
Además, las estructuras con uniones que no son rígidas, como las uniones por bisagras, se les llaman estructuras articuladas.
Las grandes estructuras como edificios necesitan rigidez, pero esta no puede ser absoluta, ya que las cargas pueden generar roturas ante los movimientos sísmicos y/o los cambios de temperatura que provocan dilatación, tomando en cuenta esto las estructuras requieren algo de flexibilidad y elasticidad.
Ductilidad de los materiales
Esta consiste en la capacidad de los materiales de deformarse plásticamente sin romperse, siendo la propiedad mas común en las aleaciones metálicas o asfálticas; si el material es sometido a una fuerza sostenida que actúa en dos extremos opuestos, se modifica su figura formando hilos sin romper el material en cuestión.
Los materiales dúctiles se califican contrarios a los materiales frágiles ya que su rotura ocurre únicamente después de soportar grandes deformaciones, esta etapa en la que el material dúctil se estira antes de romperse se llama fase de fluencia, y una vez superado este punto las deformaciones se vuelven permanentes.
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