Propiedades Mecánicas de Los Materiales

7/18/2019 Propiedades Mecánicas de Los Materiales

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PROPIEDADESPROPIEDADES

MECÁNICAS DEMECÁNICAS DELOS MATERIALESLOS MATERIALES



Son las características inherentes queSon las características inherentes quepermiten diferenciar un material de otros,permiten diferenciar un material de otros,desde el punto de vista deldesde el punto de vista del

comportamiento mecánicocom

portamiento mecánico de los

de losmateriales en ingeniería, y tambiénmateriales en ingeniería, y tambiéndescriben la forma como un material sedescriben la forma como un material secomporta frente a unacomporta frente a una fuerza externafuerza externa

aplicada, con el fin de conocer susaplicada, con el fin de conocer susrespectivas propiedades.respectivas propiedades.



Las Propiedades De Un MaterialLas Propiedades De Un MaterialDependen De:Dependen De:

LaLa estructuraestructura que presente el material.que presente el material.elel proceso o procesos

proceso o procesos que haya sufrido.que haya sufrido.

e lae la composicion quimicacom

posicion quimica..



PROPIEDADESPROPIEDADESMaleabilidad:Maleabilidad: !onsiste en la posibilidad!onsiste en la posibilidad

de transformar algunos metales ende transformar algunos metales enláminas delgadasláminas de

lgadas sin que se rompa. "#m$sin que se rompa. "#m$el aluminio como conservante deel aluminio como conservante dealimentos.alimentos.

Ductilidad:Ductilidad: %ropiedad que poseen%ropiedad que poseen

ciertos metales para poderciertos metales para poder estirarseestirarse enenhilos delgados o varillas."#m$ oro, plomo.hilos delgados o varillas."#m$ oro, plomo.



Tenacidad:Tenacidad: %ropiedad que tienen algunos%ropiedad que tienen algunosmateriales demateriales de soportar sin deformarseso

portar sin deformarse, ni, niromperse los esfuerzos básicos que se lesromperse los esfuerzos básicos que se lesapliquen. &mplica que el material tieneapliquen. &mplica que el material tiene

capacidad decapacidad de absorber energíaabsorber ener

gía. "#m$. "#m$ 'zufre. 'zufre.

DurezaDureza$ (esistencia que un material opone$ (esistencia que un material oponea laa la penetraci)n

penetraci)n o ao a ser rayadoser ra

yado por otropor otrocuerpo. "#emplo, el diamante.cuerpo. "#emplo, el diamante.



Plasticidad:Plasticidad: 'ptitud de algunos materiales 'ptitud de algunos materiales

s)lidos de adquirir s)lidos de adquirir deformacionesdeformacionespermanentes

permanentes, ba#o la acci)n de una, ba#o la acci)n de unapresi)n o fuerza exterior sin que sepresi)n o fuerza exterior sin que se

produzca unaproduzca una roturarotura..ElasticidadElasticidad:: capacidad de algunoscapacidad de algunos

materiales paramateriales para recobrar su formarecobrar su forma yy

dimensiones primitivas cuando cesa eldimensiones primitivas cuando cesa elesfuerzo que había determinado suesfuerzo que había determinado sudeformaci)n.deformaci)n.



Fragilidad:Fragilidad: !apacidad de un material defracturarse con escasa deformaci)n. LaLarotura frágil tiene la peculiaridad derotura frágil tiene la peculiaridad de

absorber relativamente poca energía.absorber relativamente poca energía.

RigidezRigidez$$ capacidad de un ob#eto s)lido ocapacidad de un ob#eto s)lido o

elemento estructural para soportarelemento estructural para soportaresfuerzos sin adquirir grandesesfuerzos sin adquirir grandesdeformaciones o desplazamientosdeformaciones o desplazamientos



RESISTENCIA MECÁNICARESISTENCIA MECÁNICA

!apacidad para!apacidad para soportar esfuerzos aplicados sin romperse, adquiriraplicados sin romperse, adquirirdeformaciones permanentes odeformaciones permanentes o

deteriorarse de alg*n modo ciertodeteriorarse de alg*n modo ciertomaterial.material.

La resistencia tensil: es importante paraes importante para

un material que va a ser extendido o va aun material que va a ser extendido o va aestar ba#o tensi)n. Las fibras necesitanestar ba#o tensi)n. Las fibras necesitantener buena resistencia tensil.tener buena resistencia tensil.



"s el cambio en el tama+o o forma de un"s el cambio en el tama+o o forma de uncuerpo debido a esfuerzos internoscuerpo debido a esfuerzos internosproducidos por una o más fuerzasproducidos por una o más fuerzas

aplicadas sobre el mismo.aplicadas sobre el mismo.ElásticaElástica o reversible:o reversible: Si la deformaci)nSi la deformaci)n

sese recuperarecupera al retirar la carga.al retirar la carga.

PlásticaPlástica o irreversible:o irreversible: Si la deformacionSi la deformacionpersistepersiste despues de retirar la carga.despues de retirar la carga.

DEFORMACIÓN



Medidas De la Defora!i"nLa magnitud más simple para medir laLa magnitud más simple para medir la

deformaci)n es lo que en ingeniería sedeformaci)n es lo que en ingeniería sellamallama ξ =ξ = deformaci)n ingenieril, axial oodeformaci)n unitaria y se define como ely se define como elcambio de longitud por unidad de longitud.cambio de longitud por unidad de longitud.

http$---.steeluniversity.orgcontenthtmlspadef http$---.steeluniversity.orgcontenthtmlspadef ault.aspcatid/0123pageid/4250460174ault.aspcatid/0123pageid/4250460174



'nalizando las probetas después de 'nalizando las probetas después defracturadas, es posible medir variosfracturadas, es posible medir variosparámetros$parámetros$

0.eformaci)n total d / 8L0.eformaci)n total d / 8Lf 9f 9 Lo: /Lo: / ∆L∆L

4.eformaci)n ingenieril o unitaria4.eformaci)n ingenieril o unitaria

ξξ

// 88LL

f f 9 Lo: Lo / 9 Lo: Lo / ∆L /∆L / LoLo

Si este valor se multiplica por 022 daráSi este valor se multiplica por 022 dará el ; de deformaci)n oel ; de deformaci)n o uctilidad.uctilidad.



ESFUER#OESFUER#O !arga aplicada o <uerza que intenta

deformar un ob#eto 88una probeta en unensayo de tracci)n o compresi)n dividida

por el área transversal de la probeta:.

Esf$er%o&

F$er%a'(rea se!!i"n trans)ersal



TIPOS DE ESFUER#OTIPOS DE ESFUER#O

ependiendo de la direcci)n y sentidoependiendo de la direcci)n y sentidorelativos entre las fuerzas actuantes y larelativos entre las fuerzas actuantes y laposici)n del cuerpo sobre el cual act*an$posici)n del cuerpo sobre el cual act*an$

= • Esf$er%o de tra!!i"n: <uerza que<uerza que

intenta separar o estirar una muestra deintenta separar o estirar una muestra de

prueba, tienden a alargar el cuerpo.prueba, tienden a alargar el cuerpo.





Esf$er%o de !opresi"n:Esf$er%o de !opresi"n: <uerza que<uerza queintenta aplanar o >apretar? un material, esintenta aplanar o >apretar? un material, esperpendicular a la secci)n transversal delperpendicular a la secci)n transversal delcuerpo, pero este esfuerzo tiende acuerpo, pero este esfuerzo tiende aacortar dicho cuerpo.acortar dicho cuerpo.

Esf$er%o de torsi"n:Esf$er%o de torsi"n: @ipo de esfuerzo@ipo de esfuerzode desplazamiento que intenta torcer unde desplazamiento que intenta torcer unmaterial de forma encontrada.material de forma encontrada.



Esf$er%o de fle*i"n:Esf$er%o de fle*i"n: !uando sobre el!uando sobre elcuerpo act*an fuerzas que tienden acuerpo act*an fuerzas que tienden a

doblar el cuerpodoblar el cuerpo. "sto produce un. "sto produce unalargamientoalar gamiento de unas fibras y unde unas fibras y unacortamiento de otras. "ste tipo deacortamiento de otras. "ste tipo de

esfuerzos se presentan en puentes, vigasesfuerzos se presentan en puentes, vigasde estructuras, perfiles que se curvan ende estructuras, perfiles que se curvan enmáquinas.máquinas.





TIPOS DE ENSA+OSTIPOS DE ENSA+OS

Para conocer las cargas quepueden soportar los materiales se

efect!an ensa"os para medir sucomportamiento en distintassituaciones#



ENSA+O DE TRACCIÓNENSA+O DE TRACCIÓN

"s el ensayo destructivo mas importante"s el ensayo destructivo mas importantepuespues suministra informaci)n sobre lainformaci)n sobre laresistenciaresistencia mecánicamecánica de los materialesde los materiales

utilizados en el dise+o y también parautilizados en el dise+o y también paraverificaci)n de especificaciones de calidadverificaci)n de especificaciones de calidad



MÁ,UINAS DE TRACCIÓNMÁ,UINAS DE TRACCIÓN





%robetas usadas ensayo de tracci)n





Aedidas iniciales$Aedidas iniciales$

Lo / longitud inicial.Lo / longitud inicial. o / diámetro inicial. o / diámetro inicial.



Aáquina de ensayoAáquina de ensayo AordazaAordaza





La probeta se somete a una serie deLa probeta se somete a una serie defuerzas crecientes y de alguna manera sefuerzas crecientes y de alguna manera se

miden sus respectivas deformaciones,miden sus respectivas deformaciones, o sea que tenemos varias < y suso sea que tenemos varias < y sus

correspondientes deformaciones ocorrespondientes deformaciones o

longitudes finaleslongitudes finales





Determinaci$n de las dimensionesDeterminaci$n de las dimensiones

finales de la probeta luego del ensa"ofinales de la probeta luego del ensa"o .. LLf /f / longitud final.longitud final.

f f / diámetro final./ diámetro final.



e ahí puedo obtener BL y por tanto lase ahí puedo obtener BL y por tanto lasdeformaciones ingenierilesdeformaciones ingenieriles

ξξ

// 88LLf f

9 Lo: Lo / 9 Lo: Lo /

∆L /∆L /

LoLo

C de igual manera los esfuerzos medianteC de igual manera los esfuerzos mediante

Esf$er%o % & F'(o% & F'(o &

F$er%a'(rea se!!i"n trans)ersal



'l graficar 'l graficar %% vs# vs# ξξ tengo una gráfica detengo una gráfica dela siguiente formala siguiente forma



escribe la relaci)n entre elescribe la relaci)n entre el esfuerzo y ladeformaci)n

CUR-A DE ESFUER#O.CUR-A DE ESFUER#O.

DEFORMACIONDEFORMACION







)#E*F+ER,- DE FL+E./0( -)#E*F+ER,- DE FL+E./0( -/EDE./0(#/EDE./0(#

LL(M(M-* E*F+ER,- DE FL+E./0( -LL(M(M-* E*F+ER,- DE FL+E./0( -/EDE./0( (L ME.-R 1(L-R DEL/EDE./0( (L ME.-R 1(L-R DELE*F+ER,- P(R( EL /+(L *E PR-D+/EE*F+ER,- P(R( EL /+(L *E PR-D+/E+.( DEF-RM(/02. PERM(.E.TE -+.( DEF-RM(/02. PERM(.E.TE -DEF-RM(/02. PL3*T0/(#DEF-RM(/02. PL3*T0/(#

.-T(: E. L( PR3/T0/( EL E*F+ER,- DE.-T(: E. L( PR3/T0/( EL E*F+ER,- DE

FL+E./0( EL L4M0TE PR-P-R/0-.(L 5 ELFL+E./0( EL L4M0TE PR-P-R/0-.(L 5 ELL4M0TE EL3*T0/- *-. E6+01(LE.TE*L4M0TE EL3*T0/- *-. E6+01(LE.TE*P(R( M+/7-* M(TER0(LE*#P(R( M+/7-* M(TER0(LE*#

88 EL E*F+ER,- M390M- LT0M-EL E*F+ER,- M390M- LT0M-



8#8# EL E*F+ER,- M390M- LT0M- oEL E*F+ER,- M390M- LT0M- oRE*0*TE./0( ( L( TR(//02.RE*0*TE./0( ( L( TR(//02.##

"L D'LE( "L "S<F"(GE AHI&AE E"L D'LE( "L "S<F"(GE AHI&AE EJL@&AE "S "L A'CE( D'LE( "LJL@&AE "S "L A'CE( D'LE( "L"S<F"(GE "K L' !F(D'"S<F"(GE "K L' !F(D' % vs#% vs# ξξ EE@'A&MK "L D'LE( "L "S<F"(GE %'(' "L@'A&MK "L D'LE( "L "S<F"(GE %'(' "L

%FK@E " AHI&A' !'(N' "K "L "KS'CEO%FK@E " AHI&A' !'(N' "K "L "KS'CEO"S@ES D'LE("S C LES 'K@"(&E("S S""S@ES D'LE("S C LES 'K@"(&E("S S""K!F"K@('K @'FL'ES %'(' L'"K!F"K@('K @'FL'ES %'(' L'A'CE(P' " LES A'@"(&'L"S. ' ' %'(@&(A'CE(P' " LES A'@"(&'L"S. ' ' %'(@&(

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<< EL E*F+ER,- DE FR(/T+R( -EL E*F+ER,- DE FR(/T+R( -



<#<# EL E*F+ER,- DE FR(/T+R( -EL E*F+ER,- DE FR(/T+R( -

R-T+R(R-T+R(..

"L "S<F"(GE " <('!@F(' "S "L D'LE("L "S<F"(GE " <('!@F(' "S "L D'LE("L "S<F"(GE 'L !F'L S" %(EF!" L'"L "S<F"(GE 'L !F'L S" %(EF!" L'<('!@F(' "L A'@"(&'L. N"K"('LA"K@"<('!@F(' "L A'@"(&'L. N"K"('LA"K@"

"S A"KE( RF" "L"S A"KE( RF" "L %% AHI&AE E !F'KEAHI&AE E !F'KEKE &NF'L.KE &NF'L.

LES D'LE("S " ("S&S@"K!&' ' L'LES D'LE("S " ("S&S@"K!&' ' L'

@('!!&QK, LPA&@" "LHS@&!E C "S<F("GE@('!!&QK, LPA&@" "LHS@&!E C "S<F("GE" (E@F(' SEK A"&'S "" (E@F(' SEK A"&'S "("S&S@"K!&' A"!HK&!'.("S&S@"K!&' A"!HK&!'.



M-D+L- DE RE*0L0E./0(M-D+L- DE RE*0L0E./0( /uando se =ace un ensa"o el material absorbe energ>a#/uando se =ace un ensa"o el material absorbe energ>a#

*e denomina m$dulo de resilencia o resiliencia*e denomina m$dulo de resilencia o resilienciaelástica de un material a la energ>a absorbida porelástica de un material a la energ>a absorbida poreste durante laeste durante la deformaci$n elásticadeformaci$n elástica " que " que

desprende luego de retirar la carga en el materialdesprende luego de retirar la carga en el material##

Este valor es la energ>a por unidad de volumen requerida paraEste valor es la energ>a por unidad de volumen requerida parallevar el material desde un esfuerzo cero =asta el valor dellevar el material desde un esfuerzo cero =asta el valor deesfuerzo de fluencia o limite elástico#esfuerzo de fluencia o limite elástico#



*e calcula midiendo el área ba?o la curva de laregi$n elástica#

El área es triangular@ ver gráficaAM$dulo de resilencia & %@cedA # ξ @cedA ' 8





L' tenacidad en @ensi)n es laenergía total que el materialabsorbe inmediatamente antes

de fracturarse.Se determina por el área total

ba#o la curva % vs# ξ



LE+ DE /OO0ELE+ DE /OO0E!orresponde a la línea recta de la grafica.!orresponde a la línea recta de la grafica.

Kos indica que en laKos indica que en la zona elásticazona elástica elelesfuerzoesfuerzo eses directamente proporcionaldirectamente proporcional aa

lala deformaci)n unitariadeformaci)n unitaria y la constante dey la constante deproporcional esproporcional es ".".



La %ona el(sti!a:La %ona el(sti!a: es aquella donde unavez eliminada la fuerza o carga elmaterial regresa a sus dimensiones

iniciales.

Liite el(sti!o:Liite el(sti!o: Si se estira o seSi se estira o se

comprime más allá de cierta cantidad, yacomprime más allá de cierta cantidad, yano regresa a su estado original, yno regresa a su estado original, ypermanece deformado.permanece deformado.



MÓDULO DE +OUN1& EMÓDULO DE +OUN1& E

"l"l m$dulo de elasticidadm$dulo de elasticidad oo m$dulo dem$dulo de 5oung 5oung es una medida de laes una medida de la rigidezr igidez deldel

material y corresponde a la pendiente "material y corresponde a la pendiente "de la recta inicial de la curva esfuerzode la recta inicial de la curva esfuerzodeformaci)n, donde se hace posibledeformaci)n, donde se hace posible

aplicaraplicar la ley de TooUela ley de TooUe. Aientras mayor es. Aientras mayor esel valor de ", mas rígido es el material yel valor de ", mas rígido es el material ymenor será la deformaci)n elástica total.menor será la deformaci)n elástica total.



Dalores del m)dulo de Coung o deDalores del m)dulo de Coung o de

elasticidad en Ugcm4elasticidad en Ugcm4

A'@"(&'LA'@"(&'L

'!"(E @"A%L'E 4.422.222 ' 4.122.22 '!"(E @"A%L'E 4.422.222 ' 4.122.22 '!"(E S&K @"A%L'( 4.222.222 ' 4.422.222 '!"(E S&K @"A%L'( 4.222.222 ' 4.422.222 T&"((E TEAENMK"E 0.522.222 ' 4.222.222T&"((E TEAENMK"E 0.522.222 ' 4.222.222 (EK!" 4.222.222(EK!" 4.222.222 !E(" 0.012.222!E(" 0.012.222 <FK&!&QK N(&S V22.222 ' 0.212.222<FK&!&QK N(&S V22.222 ' 0.212.222

<FK&!&QK N('<&@E "S<"(E&'L 0.622.222<FK&!&QK N('<&@E "S<"(E&'L 0.622.222 A'"('S F('S 52.222 ' 0W2.222A'"('S F('S 52.222 ' 0W2.222 A'"('S S"A&F('S X2.222 ' 52.222A'"('S S"A&F('S X2.222 ' 52.222 A'"('S L'K'S W2.222 ' X2.222A'"('S L'K'S W2.222 ' X2.222 TE(A&NQK 022.222TE(A&NQK 022.222





PRO2ETASPRO2ETAS

Se emplean en general de formasSe emplean en general de formascilíndricas, en las cuales la relaci)ncilíndricas, en las cuales la relaci)nalturadiámetro se toma como unaalturadiámetro se toma como unaconstante. "l valor de esta relaci)n tieneconstante. "l valor de esta relaci)n tieneinfluencia en los resultados.influencia en los resultados.

http$---.steeluniversity.orgcontenthtmlspadef http$---.steeluniversity.orgcontenthtmlspadef

ault.aspcatid/0WV3pageid/4250460104ault.aspcatid/0WV3pageid/4250460104



Pro3eta d$rante el ensa4o dePro3eta d$rante el ensa4o detra!!i"ntra!!i"n



<('!@F(' !E%' C !EKE8d*ctil:<('!@F(' !E%' C !EKE8d*ctil:



A'@"(&'L"S <(HN&L"SA'@"(&'L"S <(HN&L"S





ENSA+O DE COMPRESIÓNENSA+O DE COMPRESIÓN

!onsiste en someter una probeta!onsiste en someter una probetanormalizada del material que se va anormalizada del material que se va a

ensayar aensayar a esfuerzos progresivos yycrecientes de compresi)n en la direcci)ncrecientes de compresi)n en la direcci)nde su e#e , hasta que se rompa o hastade su e#e , hasta que se rompa o hasta

que ocurra elque ocurra el aplastamiento..



ENSA+O DE FLE5IÓNENSA+O DE FLE5IÓN!onsiste en someter la probeta del!onsiste en someter la probeta del

material, apoyada libremente en susmaterial, apoyada libremente en susextremos, a una fuerza aplicada en elextremos, a una fuerza aplicada en elcentro, o dos iguales aplicadas a la mismacentro, o dos iguales aplicadas a la misma

distancia de los apoyos.distancia de los apoyos.



Máquina de ensayo de flexiónMáquina de ensayo de flexión



ENSA+O DE TORSIÓNENSA+O DE TORSIÓN

"l ensayo de torsi)n es"l ensayo de torsi)n es un ensa"oun ensa"o en queen quese deforma una muestra aplicándole unse deforma una muestra aplicándole unpar torsor 8par torsor 8sistemasistema de fuerzas paralelasde fuerzas paralelas

de igual magnitud y sentido contrario:.de igual magnitud y sentido contrario:.



Ensa4o de torsi"nEnsa4o de torsi"n



ENSA+O DE FATI1AENSA+O DE FATI1A

Aétodo para determinar elAétodo para determinar elcomportamiento de los materiales ba#ocomportamiento de los materiales ba#ocargas fluctuantes. Se aplican a una. Se aplican a una

probeta una carga media específica 8queprobeta una carga media específica 8quepuede ser cero: y una carga alternante ypuede ser cero: y una carga alternante yse registra el n*mero de ciclos requeridosse registra el n*mero de ciclos requeridos

para producir lapara producir la falla del material

8vida a la8vida a la

fatiga:. %or lo general, el ensayo se repitefatiga:. %or lo general, el ensayo se repitecon probetas idénticas y varias cargascon probetas idénticas y varias cargasfluctuantes.fluctuantes.



FLUENCIA LENTA 6CREEP7FLUENCIA LENTA 6CREEP7

"l estudio de la rela#aci)n 8creep: de"l estudio de la rela#aci)n 8creep: dematerialesmateriales analiza las variaciones en ellas variaciones en eltiempo del estado detiempo del estado de tensi)ndeformaci)ntensi)ndeformaci)n

por la permanencia de cargas aplicadas.por la permanencia de cargas aplicadas."n algunos casos, el efecto de la"n algunos casos, el efecto de larela#aci)n adquiere importancia por lasrela#aci)n adquiere importancia por las

modificaciones que ocasiona en lamodificaciones que ocasiona en laconfiguraci)n de elementos resistentes.configuraci)n de elementos resistentes.



FINFIN

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