Cuál es el dilema entre el diseño y la manufactura, en términos de las propiedades mecánicas?

PREGUNTAS DE REPASO

3.1. ¿Cuál es el dilema entre el diseño y la manufactura, en términos de las propiedades mecánicas?

Porque con los resultados obtenidos con la deformación de ingeniería nos ayudan a diseñar pensando que la forma no cambiara de forma significativa, pero la deformación verdadera (donde el área considerada es instantánea) nos dice que el material tiene un punto donde el esfuerzo soportado puede ser mayor debido al endurecimiento del material.  

 Esto nos lleva a que para el diseño del material este se considera duro, mientras que para una mejor manufactura este debe ser blando.

3.2. ¿Cuáles son los tres tipos de esfuerzos estáticos a las que se sujetan los materiales?

Tensión, compresión y cortante.

3.3. Enuncie la ley de Hooke.

[pic 1]El esfuerzo es proporcional a la deformación de ingeniería (unitaria) por el módulo de elasticidad (módulo de Young) .

3.4. ¿Cuál es la diferencia entre el esfuerzo de ingeniería y el esfuerzo verdadero, en una prueba de tensión?

El esfuerzo de ingeniería se define como la fuerza entre el área original del espécimen, mientras que el esfuerzo verdadero es aquel en el que se divide la fuerza entre el área instantánea.

3.5. Defina la resistencia a la tensión de un material.

Después del punto de deformación la elongación del material continua pero de una forma más rápida, esto va acompañado de la reducción de la sección transversal del material, entonces la fuerza F alcanza un valor máximo que es conocido como la resistencia a la tensión del material.

3.6. Defina la resistencia a la deformación de un material.

Es la fuerza F máxima que se le aplica a un material antes de que sea deformado.

3.7. ¿Por qué no puede hacerse una conversión directa entre las medidas de la ductilidad de elongación y la reducción del área, con el uso de la suposición de volumen constante?

Porque el estrangulamiento ocurre en el ensayo.

3.8. ¿Qué es el endurecimiento por trabajo?

El material se hace más fuerte cuando la deformación aumenta.

3.9. ¿En qué caso el coeficiente de resistencia tiene el mismo valor que la resistencia de deformación?

Cuando el material es perfectamente plástico y no se ejerce endurecimiento por deformación.

3.10. ¿En qué difiere el cambio del área de la sección transversal de un espécimen de una prueba de compresión, de su contraparte en una prueba de tensión?

En el espécimen que trabaja a compresión el área aumenta, mientras que en el espécimen que trabaja a tensión su sección transversal disminuye.

3.11. ¿Cuál es el factor que complica lo que sucede en una prueba de compresión?

La fricción que ocurre en las superficies que están en contacto que ocasiona un efecto de barril sobre la barra comprimida, y por ende se requiere de mayor fuerza.

3.12. La prueba de tensión no es apropiada para materiales duros y frágiles tales como las cerámicas. ¿Cuál es la prueba que se usa por lo común para determinar las propiedades de resistencia de dichos materiales?  

Prueba de doblado o prueba de flexión.

3.13. ¿Cómo se relaciona el módulo de la cortante de elasticidad, G, con el módulo de tensión de elasticidad, E, en promedio?

G = 0.4E

3.14. ¿Cómo se relaciona la resistencia a la cortante, S, con la resistencia a la tensión, TS, en promedio?

S = 0.7(TS)

3.15. ¿Qué es dureza, y cómo se prueba, generalmente?

La dureza es la resistencia de un material a la penetración o las abolladuras. Existen varias pruebas de dureza como la de Brinell, Rockwell, Vickers o Knoop que calculan la deformación plástica, se basan en presionar un material más duro sobre el material a examinar y medir el área y profundidad obtenida por deformación después de aplicar la fuerza.

3.16. ¿Por qué se requieren pruebas y escalas diferentes para la dureza?

Por el tamaño, el tipo de material ya que algunos son más suaves que otros.  

3.17. Defina la temperatura de recristalización para un metal.

Es la temperatura a la que sucede la recristalización y ocurre alrededor de la mitad del punto de fusión (0.5 Tm), medida en escala absoluta (grados R o K).

3.18. Defina la viscosidad de un fluido.

Se define como la resistencia al flujo que es característica de un fluido.

3.19. ¿Cuál es la característica definitoria de un fluido newtoniano?

Un fluido newtoniano es el que posee una viscosidad constante a una temperatura dada.

3.20. ¿Qué es viscoelasticidad, como propiedad de un material?

La viscoelasticidad es aquella propiedad que tiene un material que determina la deformación que experimenta cuando se le sujeta a combinaciones de esfuerzo y temperatura a lo largo del tiempo.

CUESTIONARIO DE OPCIÓN MÚLTIPLE

3.1. ¿Cuáles de los siguientes son los tres tipos básicos de esfuerzos estáticos a las que puede sujetarse un material?

a) Compresión, b) cortante y e) tensión.

3.2. ¿Cuál de las que siguen es la definición correcta de la resistencia definitiva a la tensión, según se obtiene de una prueba de tensión sobre un espécimen de metal?

c) la carga máxima dividida entre el área original del espécimen, o d) el esfuerzo observado cuando el espécimen falla finalmente.

3.3. Si se midieran los valores de esfuerzo durante una prueba de tensión, ¿cuál de las siguientes sería el valor mayor?:

b) esfuerzo verdadero.

3.4. Si durante una prueba de tensión se midiera la deformación, ¿cuál de las siguientes tendría el valor mayor?

 a) deformación de ingeniería

3.5. La región plástica de la curva esfuerzo-deformación para un metal está caracterizada por una relación proporcional entre el esfuerzo y la deformación:

 b) falso.

3.6. ¿Cuál de los tipos siguientes de relación esfuerzo-deformación describe mejor el comportamiento de los materiales frágiles, tales como las cerámicas y los plásticos termoestables?

 c) perfectamente elástico.

3.7. ¿Cuál de los tipos siguientes de relación esfuerzo-deformación describe mejor el comportamiento de la mayoría de metales a temperatura ambiente?

b) elástico y endurecimiento por deformación.

3.8. ¿Cuál de los tipos siguientes de relación esfuerzo-deformación describe mejor el comportamiento de los metales a temperaturas por arriba de sus puntos de recristalización respectivos?

 a) elástico y perfectamente plástico.

3.9. ¿Cuál de los materiales siguientes tiene el módulo de elasticidad mayor: a) aluminio, b) diamante, c) acero, d) titanio, o e) tungsteno?

, b) diamante

3.10. ¿Por lo general, la resistencia a la cortante de un metal es a) mayor que, o b) menor que su resistencia a la tensión?

b) menor que su resistencia a la tensión

3.11. La mayor parte de las pruebas de dureza incluyen presionar un objeto duro en la superficie de un espécimen de prueba y medir la indentación (o su efecto) que resulta:

a) verdadero

3.12. ¿Cuál de los materiales que siguen tiene la dureza mayor?

a) cerámica de alúmina

3.13. La viscosidad se define como la facilidad con la que un fluido fluye:

b) falso.

PROBLEMAS

Resistencia y ductilidad en la tensión

3.1. Una prueba de tensión usa un espécimen de prueba que tiene una longitud de medición de 50 mm, y un área de 200 mm2. Durante la prueba, el espécimen se vence bajo una carga de 98 000 N. La longitud de medición correspondiente es de 50.23 mm. Esto es el 0.2% del punto de deformación. La carga máxima de 168 000 N se alcanza con una longitud de medición de 64.2 mm. Determine:

a) la resistencia de vencimiento,

σe= F/ Ao

σe = 98000 N/(200 x 10-6 ) = 490 MPa

b) el módulo de elasticidad, y

[pic 2]

=   (50.23-50) =  .0046mm

           50  

[pic 3]

 c) la resistencia a la tensión.

σe = 168000 N/(200 x 106 ) = 840 MPa

3.2. En el problema 3.1, la fractura ocurre a una longitud de medición de 67.3 mm.

a) Determine la elongación porcentual.

 e = Lf –Lo = 67.3-50 = 0.346 = 34.6%

           Lo           50

b) si el espécimen se estrangula cuando el área es de 92 mm2, determine la reducción porcentual del área.

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