INTRODUCCIÓN AL COMPORTAMIENTO MECÁNICO DE MATERIALES

Presentación del tema: "INTRODUCCIÓN AL COMPORTAMIENTO MECÁNICO DE MATERIALES"— Transcripción de la presentación:

1 INTRODUCCIÓN AL COMPORTAMIENTO MECÁNICO DE MATERIALES

2 Propiedades

3 Propiedades Mecánicas
Deformación e (%) Tensión  (MPa) Resistencia y Plasticidad deformación  (tensión) Material Diagrama tensión vs. deformación Tenacidad (una forma de entenderla)

4 Propiedades Mecánicas
Resistencia y Plasticidad Diagrama tensión vs. deformación Tensión  (MPa) Deformación Elástica Deformación Plástica

5 Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas estáticas de materiales solicitados en tracción.

6

7

8

9

10

11 Ensayo de tracción

12 Máquina Universal de Ensayos

13

14 Límite de Fluencia

15 Valores a Reportar Límite de Fluencia sy (MPa)
Resistencia a la tracción sET (MPa) Módulo de elasticidad E (GPa) Deformación ingenieril a rotura er (%) Reducción de área a rotura Ar (%)

16

17 Efecto de la Temperatura

18 Tipos de Fractura Fractura dúctil: copa y cono Fractura frágil

19 Fractura Copa y Cono

20 Fractura Dúctil

21 Comportamiento Mecánico- Cerámicos

22 Módulo de Rotura - Cerámicos

23 Comportamiento Mecánico- Polímeros

24 Dureza

25 Dureza Ensayo No destructivo
Se evalúa la resistencia de un material a ser indentado por otro. Se aplica una carga a un penetrador sobre el material que se quiere caracterizar y se mide el tamaño de la huella. Máquina se llama durómetro Los indentadores pueden ser Esferas Pirámides Conos Se puede estimar la resistencia a la tracción.

26 Algunas de las escalas más empleadas son:
HBN (Hardness Brinell Number) HRA, HRB, HRC, .. (Hardness Rockwell series A, B, C, ...) HVN (Hardness Vickers Number) HK (Hardness Knoop)

27 Ensayo BRINELL Indentador: Esfera de 10mm de acero con carburo de tungsteno.Carga: 3000kg HBN = Donde: P: carga D: diámetro de las esfera d: diámetro de la impronta

28 Ensayo ROCKWELL A, C, D (HRA, HRC, HRD)
Indentador: Cono de diamante. Cargas: PA = 60 Kg PC = 150 Kg PB = 100 Kg Formula: HRA, HRC, HRD = t

29 Ensayo VICKERS Indentador: Pirámide de diamante HVN = 1,854

30 Durómetros

31 INTRODUCCIÓN A LA MECÁNICA DE LA FRACTURA
Objetivo: Estudiar el comportamiento de los materiales cuando se encuentra sometido a un estado de tensiones en presencia de defectos

32 Un caso clásico de fractura rápida (frágil)
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T-2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada y descargada.

33 Triaxialidad- Concentración de tensiones

34 Concentración de Tensiones
Las discontinuidades (defectos) planares se caracterizan por ser eficaces concentradores de tensión. La concentración de líneas de fuerza en los extremos del defecto de la figura ilustra este concepto

35 Factor de concentración de tensiones
Kt=smax/s n = (a/r)1/2

36 El enlace AB puede estirarse más que el CD sólo si existe un estiramiento (y por lo tanto una tensión de tracción), según los enlaces AC y BD. La existencia de la fisura crea no sólo una elevada tensión en la dirección y, sino también una tensión de tracción en la dirección de x. Un razonamiento análogo nos conduce a la existencia de una tensión de tracción en la dirección del espesor. Existe entonces un estado de triaxialidad de tensiones en el vértice de una fisura o entalla severa.

37 Ensayo de Impacto -Alta velocidad de deformación
Estado triaxial de tensiones Efecto de la temperatura

38 CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTIL-FRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE APLICACIÓN DE LA CARGA

39 ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS MATERIALES EN FUNCION DE LA TEMPERATURA

40 EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY

41 PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS CHARPY

42 La fractura dúctil se produce por rotura plástica de los ligamentos entre partículas

43 La fractura frágil se produce por separación de planos atómicos bajo tensiones normales

44 Criterio de Griffith (1921)
Condiciones Placa Infinita Espesor unitario Fisura elíptica Material elástico Lineal Longitud fisura 2a Control de desplazamiento

45

46 Mecánica de Fractura Lineal Elástica

47 ENSAYO DE PROBETAS DE FLEXION EN TRES PUNTOS (SENB) Y DE PROBETA COMPACTA (CT) INSTRUMENTADAS CON CLIP GAUGES

48 Fractotenacidad

49 Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de fisuras con cargas cíclicas

50 Superficie de fractura

51 Curvas de Wholer Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión Ec. Basquin: Nf an = A

52 Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris: da/dN=C DKm Crecimiento de una fisura por fatiga (estado II)

53 Fractografía SEM Estrías en Ti

54 Introducción al Creep Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación actuantes a alta temperatura, a carga constante

55 Resistencia vs. Temperatura

56 Ensayos de creep Carga constante a una barra en tracción o compresión a la temperatura de interés. (Norma ASTM E-139) La tensión verdadera no se mantiene constante

57 Creep Deformación plástica de los materiales en función del tiempo, temperatura y velocidad de deformación a tensión constante

58 Velocidad de deformación vs. Deformación

59 Tiempo a ruptura El parámetro usualmente empleado para caracterizar la resistencia al creep de materiales metálicos en ensayos de corta duración (1000 hs o menos) es el tiempo a ruptura tr, para una dada tensión ingenieril y temperatura.

60 En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere notablemente respecto de un ensayo a carga constante ( hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la velocidad de deformación estacionaria mínima

61 Mecanismos de Deformación

62 Creep vs Oxidación

63 Superplasticidad

64 Deformación a rotura (Hasta 8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y tamaño de grano

65 Oxidación

66 Corrosión Reacciones anódicas Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica

67 Desgaste Desgaste es la pérdida de material de las superficies deslizantes. La resistencia al desgaste es medida por intermedio de la constante Archard de desgaste KA W = KA A P P Volumen S, distancia (m) v Area, A P1 P2