Propiedades mecánicas y materiales

• Propiedades Mecánicas
Nuestro interés está en poder predecir el comportamiento de los materiales. Para ello los sometemos a ensayos
de donde deducimos sus propiedades mecánicas
• Esfuerzo vs Deformación
Ensayo de Tracción
Para medir el esfuerzo frente a la deformación existe una máquina universal de ensayos
En esta máquina la célula de carga se encarga de ir poniendo cada vez más carga a la velocidad que le hemos
indicado.
La mordaza sujeta el espécimen o probeta a medir.
Dichas probetas han de estar normalizadas, es decir, han de cumplir unas ciertas normas para que los
resultados del ensayo a tracción se puedan comparar y esas normas son las siguientes: si la probeta es de
sección rectangular o circular.
Esta máquina nos proporciona una curva Carga−Alargamiento (Load− Elongation). Partiendo de esta gráfica
y sin más que modificar las escalas vertical y horizontal obtenemos la curva Esfuerzo− Deformación.
Curva Esfuerzo−Deformación
Esfuerzo ():
Donde F es la carga (Fuerza) y A0 es la sección inicial de la probeta
Deformación ():
Así pues está curva se obtiene a partir de la curva carga−Alargamiento. Esta nueva curva ya no depende de la
longitud de la probeta.
Se distinguen en ella dos zonas:
* Zona Elástica o lineal * Zona de deformación plástica.
Zona Elástica o lineal
La zona elástica es reversible. La deformación elástica es una deformación temporal y se recupera totalmente
cuando la carga es eliminada.
El material absorbe energía elástica que después devuelve. Si no es así es porque hay histéresis.
En esta zona se cumple la ley de Hooke , donde E es el módulo de Young.
E mide la oposición que ejerce el material a ser deformado a tracción. Representa la rigidez del material. Se
1
calcula experimentalmente de la gráfica
Por ejemplo vamos a comparar módulos de Young de diferentes tipos de materiales medidos en GPa.
Metales: Acero 207 Aluminio 69 y Titanio 107
Ceramicos Vidrio 69 Alúmina 324
Polímeros Nailon 2.8 PVC 3.5 y Resina fenólica 6.5
Coeficiente de Poisson
A medida que estiramos la muestra a tracción se produce una contracción en las direcciones perpendiculares a
la axial.
z>0 => x y y<0
El coeficiente de Poisson es la razón entre la contracción lateral y la elongación axial.
Si es 0.5 corresponde a un solido isotrópico, es decir que no cambia de volumen.
Normalmente varía entre 0.25 y 0.5.
Módulo de Cortadura
Es la deformación elástica producida bajo una carga de cortadura o cizalla aplicada tangencialmente sobre A0.
Esfuerzo Cortante
Deformación cortante
Módulo de Cortadura
E, G, están relacionadas para sólidos isótropos perfectamente elásticos* según la siguiente ecuación
Comportamiento Elástico no−lineal
2