02 PROPIEDADES MECANICAS

8/16/2019 02 PROPIEDADES MECANICAS

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UNIVERSIDAD PERUANA DE INTEGRACIÓN

GLOBALCARRERA PROFESIONAL INGENIERÍA CIVIL

Excelencia Académica para un mundo globalizado

MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN

Ing. Carlos Fernández

Propiedades Mecánicasde los Materiales






Las propiedades mecánicas de un material están relacionadas

con los efectos que las cargas aplicadas producen en el

material. Por ejemplo, si se aplica una solicitación a un plato de

acero tirándolo a un piso duro, probablemente el plato no se

rompa aunque sí se deforme.

Por otro lado, si se repite este "experimento" con una copa de

vidrio, esta se rompe. De esta experiencia se conclue que las

solicitaciones pueden producir un cambio en la forma, tantopermanentes como temporales, aunque tambi!n pueden

provocar la ruptura o fractura.






n otras palabras, materiales diferentes pueden

reaccionar en distintas formas ante iguales

solicitaciones aplicadas. #demás, la respuesta de un

mismo material depende del tipo de solicitación

aplicada de la temperatura a la que se encuentra.






Formas de cargar un material

Tracción Compresión Flexión Torsión Corte






Conceptos de deformación y tensión unitaria:

Para definir este concepto nos referiremos al ensao de tracción.

$on los datos obtenidos de este ensao se pueden formular

relaciones cuantitativas de carga%alargamiento.

stos datos nos darán una respuesta solo para la probeta

ensaada con sus dimensiones propias. Para generali&ar el

concepto, introduciremos los conceptos de deformación unitaria

'e(, que se define como el cambio unitario de la longitud inicial de

la probeta, tensión unitaria 's(,que se define como fuer&a por

unidad de área de la probeta.






o sea)

*iendo delta L la deformación total de la probeta L su

longitud original antes de aplicar la carga.

Tensión

*iendo + la carga aplicada # el área transversal original de la

probeta.

$on estos datos, se puede encontrar la curva tensión deformación.

*e independi&a la propiedad del material de la dimensión de la

probeta. s decir, a partir de un ensao podemos generali&ar el

comportamiento de un mismo material en situaciones diferentes.






Gráficos Fuerza deformación

elaciones carga % alargamiento de un material, obtenidas en un ensao de

tracción, dependen de las dimensiones de la probeta de ensao.






Curva tensión-deformación

$uando un material presenta deformación plástica, la rotura se

complica en el ensao de tracción por el -ec-o de que la variación

del área en la &ona de estricción de la probeta altera el estado de

tensiones, porque el área real va disminuendo.

sta es la respuesta real de un material, en que se debe considerar

el área en cada momento del ensao para calcular sigma.

n ingeniería se considera el área original antes de iniciar la carga,

no se toma en cuenta esta disminución de área al variar lasección. sto -ace que la curva apare&ca con una disminución de

sigma.






Dentro de la curva podemos identificar a grandes

rasgos dos comportamientos, Deformación elástica,

que sería la recta inicial de la curva deformación

plástica, la cual estaría representada por la segundaparte de la curva.

/ambi!n se puede observar el punto donde se

produce la disminución de arrea 'nec0ing(, se

puede ver que en este punto sigma disminue.






Deformación elástica

*e caracteri&a por ser instantánea reversible, es decir, se

recupera completamente la configuración no deformada de los

cristales o mol!culas, una ve& que se retira la solicitación aplicada.

#demás, este tipo de deformación sólo depende de la magnitud dela tensión no de la -istoria de tensiones o deformaciones previas.

ste tipo de deformaciones se produce cuando la fuer&a aplicada al

material intenta separar los átomos entre ellos, estos se mantienenunidos debido a sus fuer&as interatómicas. *i la fuer&a se retira los

átomos volverán a su posición de equilibrio. 1o se produce un

desli&amiento entre los átomos.






*i un material se le aplica

una carga dentro de su

rango elástico, su curva

/ensión% deformación será

una recta pasando por el

origen , cuando se deja de

aplicar la carga el materialvolverá a su estado inicial

por esta misma recta.






Para deformaciones peque2as o para un material elástico

lineal, la deformación es en esencia proporcional a la

tensión, por lo que la deformación elástica lineal se

describe mediante la ecuación)

s 3 4 e

donde se denomina 5ódulo de lasticidad 'pendiente

de la curva s%e(






Deformación plástica

s una deformación totalmente irreversible que resulta de

movimiento de los átomos dentro del material, que se asocia con

despla&amientos relativos de los átomos en su ordenamiento a

los mecanismos de desli&amiento o de dislocaciones a una escala

atómica.

stos mecanismos conducen, por lo tanto, a cambios

dimensiónales permanentes. /ales deformaciones solamente tienen

lugar a intensidades de tensión por encima de un cierto valor

umbral, conocido como límite elástico o tensión de fluencia

denotado por *675#






n este punto los átomos no se siguen separando más,

sino que se reordenan, produci!ndose cambios en la

forma del material. #demás, es influenciada pordeformaciones previas, siempre que las tensiones

anteriores excedan el límite plástico.

*i al material se le aplica una carga superior a *675#, se

deformará.






*i esta carga se retira, los átomos que se -abían separado

volverán a su posición de equilibrio, pero a diferencia de la

deformación elástica, el material quedara con deformación.

s decir el material se descarga de forma elástica. La

descarga en la curva s%e tiene el mismo módulo de

elasticidad que la carga elástica. '/iene la misma

pendiente que la &ona recta inicial de la curva(.






Ejemplo de gráfco cargadescarga

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