Modo falla, mecanismo deslizamiento, fractura por corte y fisura

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Universidad Tecnológica de Matamoros

Actividad: Modo falla, mecanismo deslizamiento, fractura por corte y fisura

Alumnos: Cruz Muñiz Jorge Armando

Matricula: 2010555

Grupo: 2IMI3V

Materia: Ensayos destructivos

Maestro: Sergio Eduardo Bailón Juárez.

Fecha: 26-02-2023

Introducción:

Este ensayo tiende a buscar las explicaciones basadas en la teoría mecánica y fisuras en el cual nos dará los distintos aspectos modos de falla y características en la que definen a los materiales para usarlos en distintas aplicaciones por lo tanto se buscara investigar utilizando distintas referencias para encontrar los aspectos que se buscan las cuales son los modos de falla basándonos en la teoría mecánica y encontrando las características del material las cuales determinaran la falla y la teoría en la cual se basa.

Desarrollo:

Tema I.- Modos de falla

¿Qué es un modo de falla?

Se define un modo de falla, como la forma en la que un activo pierde su habilidad para desempeñar su función, entrando en el estado de falla, falla funcional. El presente trabajo

ilustra el proceso de análisis y aplicación de la metodología de FMECA o AMFEC en el  proceso de gestión del mantenimiento, específicamente en la etapa de la planeación, etapa considerada como crítica. (Aguilar-Otero, Torres-Arcique, & Magaña-Jiménez, 2010)

Falla es una condición no deseada que hace que el elemento estructural no desempeñe una función para la cual existe. Una falla no necesariamente produce colapso o catástrofe. (Godoy, 2005)

I-II.- Explicar los aspectos, modos y mecanismos de la falla según la teoría mecánica.

Plasticidad:

La plasticidad es un comportamiento mecánico característico de ciertos materiales anelásticos consistente en la capacidad de deformarse permanente e irreversiblemente cuando se encuentra sometido a tensiones por encima de su rango elástico, es decir, por encima de su límite elástico. Manifestación: mecanismos, grandes deformaciones son posibles. (Wikipedia, 2022)

• Origen: estructura microscópica (i.e. deslizamiento de cristales).

Plasticidad local >>> redistribución de tensiones a zonas con menores

tensiones. Materiales dúctiles, capaces de desarrollar deformaciones grandes.

• Propagación de plasticidad: Fluencia de una parte considerable del objeto estructural.
• Caracterización: Límite de fluencia, superficies de fluencia, strain hardening.
• Factores que influyen: Procesos de carga/descarga, ritmo de carga, estados multiaxiales, temperaturas altas.

• Modelos: constitutivas no lineales, cinemáticas lineales

(Godoy, 2005)

Fractura copa y cono & Fractura plana:

Como resultado de la triaxialidad de tensiones producida por la estricción, se alcanza una situación en la que las pequeñas inclusiones no metálicas que contiene el material en la zona estringida o bien se fracturan o bien se de cohesionan de la matriz metálica produciendo microhuecos que crecen gradualmente al ir progresando la deformación plástica, hasta coalescer. De este modo se genera una fisura interna plana en forma de disco orientada normalmente a la dirección del esfuerzo aplicado. Finalmente, la rotura se completa por corte a lo largo de una superficie cónica orientada a unos 45º del eje de tracción, dando origen a la clásica fractura copa. (TA Instruments, 2016)

• Manifestación: Se rompe el material antes de tener deformaciones grandes.
• Origen: Defectos locales en el material a nivel microestructural.

Fractura repentina en materiales “frágiles”: rocas, fundición, etc.

Fractura de materiales "dúctiles" con defectos (fisuras, concentración de

tensiones, ranuras, etc.). En materiales dúctiles puede haber rotura frágil.

Propagación de fisuras: extensión de una fisura de manera continuada.

Inestabilidad de fisuras.

• Modo de falla: Iniciación de superficies interiores. Separación de la estructura en partes.
• Factores que influyen: bajas temperaturas, cargas dinámicas, habilidad del material para absorber energía.

• Caracterización: Resistencia a fractura (fracture toughness), longitud critica.
• Modelos: deformaciones plásticas pequeñas.

(Estrada, 2007)

Creep:

El creep suele considerarse uno de los modos de falla del material y generalmente se define como la tendencia de un material sólido de deformarse de forma permanente bajo la influencia de la presión. (TA Instruments, 2016)

Manifestación: Desplazamientos diferidos en el tiempo.

Origen: en metales y cerámicos ocurre una difusión de vacancias, con cambio de forma en los granos. Deslizamiento de granos, formación de cavidades a lo largo de los bordes de granos.

Causa: tensiones actuando durante tiempos largos.

Factores que influyen: temperaturas, Problemas de material.        (Godoy, 2005)

Fatiga:

Muchas aplicaciones industriales llevan asociada una carga cíclica en lugar de estática y en ese caso, los materiales se romperán a tensiones mucho menores que aquellas que puede soportar la pieza bajo la aplicación de una única tensión estática. (TA Instruments, 2016)

•  Manifestación: Fractura progresiva.

• Causa: Estados tensionales repetidos o cíclicos.
• Falla sin aviso previo visual.
• Factores que influyen: concentración de tensiones, cambios abruptos de sección, fisuras, etc.

• Caracterización: Número de ciclos límite, resistencia a la fatiga. (Godoy, 2005)

Desplazamientos:

• Origen: esbeltez del objeto estructural.
• Modo 1: Desplazamientos grandes con equilibrio estable.
• Modo 2: Pandeo (equilibrio inestable), falla en la forma estructural. No se consideran aquí fallas por modos de pandeo, que están dominados por la geometría y no por el material. Esas fallas se tratan en un curso especial.

• Modo 3: Vibraciones. Consecuencias: ruido, golpes entre partes que se mueven, grandes desplazamientos transitorios.
• Modelos: constitutivas elásticas, cinemáticas no lineales
• Reducción de desplazamientos: modificación de la forma, redimensionar secciones. No influye tanto cambiar el material.
• Factores que influyen: relaciones geométricas. (Godoy, 2005)
• Consecuencias: problemas operativos, colapso, inseguridad del usuario.

(Godoy, 2005)

Corrosión:

En este sentido, la corrosión se asocia al fallo mecánico de un objeto y se produce cuando los átomos de metal se desprenden de su elemento estructural hasta que éste falla. Otro modo de fallo por corrosión muy habitual es el que se produce por acumulación de óxido en una tubería hasta que se tapona. (Sanz, 2022)

• Manifestación: Pérdida de material en el espesor de un elemento.

Reducción de dimensiones de una sección.

• Origen: acción química o ambiental.
• Factores que influyen: agresividad del medio. (Godoy, 2005)

II.-Determinar el mecanismo de la falla por los distintos modos de carga del elemento de máquina.

• Falla por resistencia:

Se producen esfuerzos de tal magnitud que superan los limites de resistencia del material, dados por la influencia en el material, son dúctiles y por la rotura en materiales frágiles.

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