Propiedades mecánicas de materiales determinadas mediante el ensayo de tracción En el ensayo de tracción las columnas giran a velocidad constante haciendo descender la plataforma inferior a velocidad constante v. La probeta está sujeta a la plataforma superior mediante una celda de carga que registra la fuerza aplicada a ella.

Mordazas

Celdas de Carga Extensómetro

Tensión (S) y deformación (e) de Ingeniería Engineering stress: S = F/A0 Original area Engineering strain:

Curva tensión (S) – deformación (e) de Ingeniería UTS MPa Tensile stress – strain curve

Curva tensión – deformación verdaderas

Young’s modulus (E) S = E·e Definiciones Yield strength (Y) Stress at which plastic deformation starts to occur Young’s modulus (E) S = E·e The slope of the linear elastic part of the curve Ultimate tensile strength (UTS) Maximum engineering stress Stress at which necking or strain localization occurs 2% Offset yield strength Y(0.002)

Tension test sequence Figure 3.2 Typical progress of a tensile test: (1) beginning of test, no load; (2) uniform elongation and reduction of cross‑sectional area; (3) continued elongation, maximum load reached; (4) necking begins, load begins to decrease; and (5) fracture. If pieces are put back together as in (6), final length can be measured.

Note: In this figure, length is denoted by lower case l. Figure 2.2 (a) Original and final shape of a standard tensile-test specimen. (b) Outline of a tensile-test sequence showing stages in the elongation of the specimen.

Ductilidad Ductility: Measure of the amount of plastic deformation a material can take before it fractures. % Elongation to Fracture: % El is affected by specimen gage length. Short specimens show larger % El % Reduction in Area No specimen size effect when area in necked region is used

Typical mechanical properties a temperatura ambiente

Tensión(σ) y deformación verdadera (ε) True stress: Instantaneous area True strain: Fig. 3.1 M. P. Groover, “Fundamentals of Modern Manufacturing 3/e” John Wiley, 2007

True Stress (σ) & Strain (ε) More Accurate Measurement True Stress True Strain P x y

Comparación deformación de ingeniería y verdadera

Engineering Stress (S) /Strain (e) vs. True Stress (σ) /Strain (ε) True Stress & Engineering Stress (Up to necking) True Strain & Engineering Strain (Up to necking) Conservación de volumen: A·l = A0·l0 15

Relación entre deformación de Ingeniería y Deformación Verdadera

Relación tensión verdadera y tensión de ingeniería Seng = σtrue·exp (- ε) ; σtrue = S·exp (ε)

Comparación curvas tensión – deformación de ingeniería y verdadera Trazo negro, la deformación se mide con el área del cuello ε a la tensión máxima (UTS) e a la tensión máxima (UTS)

True Stress-Strain Curve Constitutive Eq. (plastic range) K :strength coefficient (true stress at unit true strain) n :strain hardening exponent ( coeficiente de endurecimiento por deformación) True Eng.

Papel gráfico Log-Log Módulos cuadrados Papel gráfico Log-Log Módulos cuadrados. La escala progresa en múltiplos de 10. El origen puede ser elegido. 10y+4 10y+3 10y+2 10y+1 10x 10x 10x+1 10x+2 10x+3 10x+4

Typical Values for K and n at Room Temperature σ = K·εn

Coeficiente de endurecimiento por deformación (n) Se puede demostrar fácilmente que la deformación verdadera εFmax cuando se llega a la carga máxima es igual a n. F = σ·A dF= dσ·dA+A·dσ=0 Condición carga máxima dσ/σ = - dA/A = dl/L= dε (conservación de volumen) dσ/dε =σ Si σ = K·εn n·K·εn-1 = K·εn Se llega a n= ε Por tanto el valor de n sirve para estimar la magnitud de la deformación a la carga máxima y consecuentemente la deformación homogénea que se puede aplicar a un material.

Typical values of K and n (σ = K·εn)

Comportamiento elástico

Transición elasto-plástica El comportamiento elástico termina cuando comienza a producirse deformación plástica, la que ocurre por desplazamiento de dislocaciones (irreversible) La tensión de fluencia o límite elástico señala el inicio perceptible de la deformación plástica. En algunos metales (Cu, Al, etc) es difícil determinar la tesnión de fluencia, por tanto convencionalmente se define ésta como el nivel de tensión desde el cual, descargando elásticamente, queda una deformación plástica de 0,2% (0,002)

Comportamiento plástico Valores típicos de n a temperatura ambiente: acero= 0,01 Cobre = 0,005 Aluminio ≈ 0

Tensión de fluencia o límite elástico al subir la temperatura La tensión de fluencia se reduce al subir la temperatura, por esto un material en caliente ofrece menos resistencia a la deformación plástica La tensión de fluencia de un acero de 0,15%C, a 25ºC es 500 Mpa, a 220ºC es 400MPa y a 600ºC es 200MPa

A alta temperatura el nivel de la curva σ – ε sube si sube dε/dt. Por tanto la resistencia a la deformación plástica a alta temperatura depende de la velocidad de deformación dε/dt.

Coeficiente de sensibilidad a la velocidad de deformación (m)

At “high” temperature strain rate is important, but strain hardening is not so important To calculate the flow stress at “high” (T/TM>0.5) temperature we will use: At “low” temperature strain hardening is important, but strain rate is not so important To calculate the flow stress at “low” (T/TM<0.5) temperature we will use: