Tipos de materiales

--Isaias Rene Estrada Aguilar--

Tipos de materiales

En base a la experiencia, podemos decir que existen diferentes tipos de materiales, entre estos están: los materiales elásticos, frágiles, dúctiles y plásticos.

Materiales elásticos: son todos los materiales que pueden recobrar su forma original, después de aplicarles una fuerza que los había deformado previamente.

Materiales frágiles: estos no poseen mayor resistencia, se quiebran fácilmente al aplicarles una fuerza.

Materiales dúctiles: estos son los más utilizados para la construcción, esos poseen la capacidad de alargarse hasta romperse finalmente, acompañada de una contracción lateral en una sección, se le llama estricción, es en esta parte donde el material se rompe, un material de este tipo es el acero, el cobre y el aluminio entre otros

Materiales plásticos: estos tienen poca o nula resistencia a las fuerzas, y las deformaciones son muy notables e irreversibles.

La ductilidad es el grado de deformación que puede soportar un material sin romperse

Esfuerzo

Para cualquier trabajo de construcción es necesario que se determine la resistencia de los materiales que se usaran para esta, ya que tal resistencia no proporciona los parámetros para la construcción, uno de estos parámetros es el esfuerzo, este es la resistencia que el área de un material puede soportar, está representado de la siguiente forma:

E=F/A

Donde

E = esfuerzo

F = fuerza

A = área transversal

Es notable que las dimensionales del esfuerzo son, unidad de fuerza sobre unidad de área, y aunque tengan las mismas dimensionales de la presión, no representan lo mismo, existen 3 tipos de esfuerzos básicos, estos son el esfuerzo de tensión, compresión y corte, todos se calculan de la misma forma, pero representan diferentes parámetros.

En esta práctica, nos enfocaremos únicamente en el esfuerzo de tensión.

Ensayo a tensión

Esta prueba esta diseñada para determinar la relación en los esfuerzos aplicados paulatinamente a un material y la deformación unitaria, desde que se comenzó a aplicar la fuerza hasta el momento de ruptura del material. La prueba consiste, en términos generales, en someter una probeta a una fuerza de tensión hasta que esta se rompa, y así poder determinar algunas propiedades mecánicas del material utilizado. Esta prueba fue diseñada tomando en cuenta que los resultados de esta, son representativos para todos los tamaños y formas que puede tener el material, y es por esa razón que la probeta tiene una forma cilíndrica y de un tamaño establecido; tomando en cuenta que la temperatura puede alterar los resultados, el ensayo se realiza a una temperatura de 10 a 35 grados centígrados. El procedimiento para su realización se puede resumir en los siguientes pasos:

Se hacen con un punzón dos marcas en la parte media de la probeta, deben estar lejos de los extremos, ya que la distribución de fuerzas en esos puntos es más compleja, y esto afectaría los resultados

Se determina el área de la sección transversal de la probeta y la distancia de las marcas hechas con el punzón

Se coloca la probeta en la máquina de pruebas asegurando los extremos

Se le aplica la fuerza hasta lograr la ruptura

Mientras se aplica la fuerza se deben registrar son la carga máxima, la carga de sedancia y la carga de ruptura; después de la ruptura, se procede a medir la longitud final de la probeta, en base a los dos puntos marcados, con ayuda de las siguientes formulas se determina el área, la deformación unitaria y la fuerza:

A_0=1/4 πd^2

σ=P/A_0

ϵ=(L-L_0)/L_0

Donde,

A sub cero = area nominal o el area real

d= diámetro de la probeta

sigma = esfuerzo

P = fuerza aplicada

Epsilon = deformación unitaria

L = largo final de la probeta

L 0 = largo inicial de la probeta

Zona elástica

La elasticidad, tal como se había mencionado en los materiales de este tipo, es la capacidad de un material de retomar su forma original, después que se deja de aplicar la fuerza; los materiales dúctiles a pesar de no ser totalmente elásticos, poseen una región en la que al aplicarle una fuerza, pueden retomar su forma original, esta zona se le llama “zona Elástica”, esta zona se encuentra al comenzar la aplicación de la fuerza. La característica importante de la zona elástica, es que el esfuerzo es directamente proporcional a la deformación unitaria, es decir, mientras mayor sea el esfuerzo, mayor la deformación unitaria; gráficamente, se representa con una línea recta. En la práctica el límite elástico proporcional es cuando la fuerza deja una deformación del 0.001% de la deformación total.

Modulo de Young

Se representa con la letra “E”, se ha mencionado que la representación de la zona elástica es una línea recta partiendo del origen, la ecuación de la recta se le denomina como la ley de Hooke, la cual esta dada por la siguiente ecuación

Épsilon = a * esfuerzo

Ya que la deformación unitaria depende de la cantidad de esfuerzo, si despejamos el esfuerzo tendremos

Esfuerzo = deformación/ a

Entonces definimos E=1/a, entonces tendríamos que

Esfuerzo = E * deformación

Despejando E, encontraríamos el modulo de Young

E= esfuerzo/ deformación

El

...