Materiales II - Instituto Universitario Aeronáutico

FUERZA AÉREA ARGENTINA
INSTITUTO UNIVERSITARIO AERONÁUTICO
FACULTAD DE INGENIERÍA
PROGRAMA DE ASIGNATURA
AÑO ACADÉMICO: 2011
CARRERA/AS: INGENIERÍA AERONÁUTICA
ASIGNATURA: MATERIALES II
DPTO: MA
COD: 404004
ÁREA: MATERIALES II
HORAS TOTALES: 119
BLOQUE: TECNOLOGÍAS BÁSICAS
CURSO: III
SEM: SEGUNDO
Semanas de Clase: Para primer año 1er. Semestre se consideran en el cálculo 15 semanas
mientras que para los restantes años y semestres, las semanas de clase consideradas son 16
OBJETIVOS
Generar en el alumno la capacidad para:
 Incorporar los conceptos básicos que hacen a la descripción de los procesos de fractura.
 Analizar las distintas variables que intervienen en los procesos de fractura.
 Interpretar observaciones microscópicas de probetas fracturadas.
 Describir el/los procesos que conducen a la fractura del material
 Profundizar las nociones de estructura cristalina, defectos cristalinos y fases, en materiales
cerámicos, poliméricos y composites, como elementos que caracterizan la microestructura de un
material.
 Analizar las propiedades de los materiales compuestos, según sus elementos constituyentes.
 Predecir las propiedades de un material compuesto, a partir de la s propiedades mecánicas y
térmicas de sus constituyentes.
 Relacionar la microestructura de los materiales con sus diferentes propiedades.
TEMA
I
CONTENIDO
FRACTURA RAPIDA, TENACIDAD Y FATIGA
Fractura: fractura dúctil y fractura frágil.
Principios de mecánica de fractura: concentración de tensiones; tenacidad de fractura.
Micromecanismos de fractura rápida.
Ensayos de fractura por impacto: técnicas de ensayo por impacto, transición dúctil-frágil.
Falla por Fatiga: tensiones cíclicas; la curva S-N; iniciación y propagación de grietas;
velocidad de propagación de grietas; factores que afectan a la vida a fatiga.
Caso de estudios de fractura rápida y falla por fatiga
II
PROPIEDADES DE LOS METALES A ALTA TEMPERATURA.
Creep y fractura por creep.
Mecanismos de termofluencia.
Cizallamiento del límite de grano. Fractura intercristalina.
La curva de termofluencia.
Aplicaciones prácticas de los datos de termofluencia.
Materiales resistentes al creep. Aleaciones resistentes a alta temperatura. Aceros inoxidables.
III
POLIMEROS
Comportamiento viscoelástico y elasticidad de gomas.
Viscoelasticidad lineal. Comportamiento general dependiente del tiempo. Modelos
viscoelásticos sencillos.
a) Maxwell, b) Voigt, c) Sólido lineal standard, d) Alfrey.
Principio de superposición de Boltzman.
Pruebas mecanodinámicas. Comportamiento viscoelástico en función de la frecuencia.
Transiciones secundarias.
Relación de los elastómeros. Superposición tiempo- temperatura.
TEMA
CONTENIDO
Deformación de elastómeros. Termodinámica de la deformación de los elastómeros. Teoría
estadística de la deformación de los elastómeros. Comportamiento tensión- deformación de
elastómeros.
Comportamiento a fluencia. Aspectos fenomenológicos. Acuellamiento y construcción de
Considere. Criterios de fluencia. Comportamiento dependiente de la presión. Criterio de Tresta
modificado.
Deformación plástica en polímeros semicristalinos.
Transiciones Dúctil- Frágil. Fractura frágil y efectos. Mecánica de fracturas lineal elástica
aplicada a la evaluación de materiales poliméricos. Desgarro de gomas.
Fatiga. Modificación de polímeros para mejorar su tenacidad y su resistencia. Modificación con
goma.
IV
CERAMICOS Y VIDRIOS
.
Estructura de los cerámicos. Cerámicos cristalinos. Cerámicos vítreos. Aleaciones cerámicas.
Propiedades mecánicas de los cerámicos. Dureza. Tenacidad. Fractura de cerámicos.
Parámetros de choque térmico para iniciación de la fractura. Daño Resistencia a los golpes
térmicos. Fractura.
Resistencia de materiales cerámicos. Resistencia a la fractura de materiales cerámicos. Energía
superficial. Defectos inherentes. Resistencia al impacto y tenacidad.
Variación estadística de la resistencia: Probabilidad de Weibull. Dependencia de la resistencia
con el tiempo: Mecanismos.
Relación entre el “tiempo hasta la falla” y la resistencia. . Diagramas S/P/T:
resistencia/probabilidad/tiempo. Ensayos de pruebas.
Métodos de producción. Cerámicos de alta tecnología
V
MATERIALES COMPUESTOS
Alta resistencia. Predicción de propiedades elásticas. Condiciones de Isodeformación e
Isocarga.
Longitud crítica para la transferencia de carga. Filamentos continuos y discontinuos. Relación
de esbeltez: Refuerzos Particulados. Laminados.
Tenacidad a la fractura.
Arranque de fibra.
Alta resistencia y tenacidad combinadas.
Análisis de fallas.
VI
INTERACCIÓN DE LOS MATERIALES CON EL MEDIO AMBIENTE.
Corrosión Química y Electroquímica.
Curvas de Polarización. Pasividad de Metales. Pares Galvánicos. Ataque localizado.
Corrosión bajo tensión. Corrosión Microbiana.
Aleaciones resistentes a la corrosión. Inhibidores.
Técnicas de Ensayo. Métodos de Protección.
Consideraciones de Diseño.
Fricción y desgaste
BIBLIOGRAFÍA BÁSICA
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FUNDAMENTOS DE LA CIENCIA E INGENIERÍA DE MATERIALES - 2da Ed - Smith W. –. Ed.
Mc Graw Hill Book Company Inc. New York, 1993.
METALURGIA MECÁNICA – Dieter G. E. –Mc Graw Hill Book Company Inc., New York,
1986.
ENGINEERING MATERIALS II – Ashby M., Jones D. – Pergamon Press 1991.
BIBLIOGRAFÍA COMPLEMENTARIA
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STRENGTH AND FRACTURE OF ENGINEERING SOLIDS - Felbeck D. & Atkins A. - Prentice
Hall Inc.
PROPIEDADES MECÁNICAS VOL. III CIENCIA DE MATERIALES - Hayden H. & Mofatt W.,
Wulff J. -. Limusa-Wiley.
DEFORMATION AND FRACTURE MECHANICS OF ENGINEERING MATERIALS – Hertzberg
R. W. - Wiley.
PHASE TRANSFORMATIONS IN METALS AND ALLOYS – Porter D. & Easterling K. - Ed. Van
Nostrad Reinhold Pub.
DESIGN WITH NON-DUCTILE MATERIALS – Creyke W. E. Sainsbury I. E. J. & Morrel R. Applied Science Publishers Ltd., (1982).
FRACTURE OF BRITTLE SOLIDS – Lawn B. R. & Wilshaw T. R. - Cambridge University Press
(1975).
MECHANICAL BEHAVIOUR OF CERAMICS – Davidge R. W. - Cambridge University Press
(1980).
INTRODUCTION TO POLYMERS – Young R. J. - Chapman and Hall Ltd. (1986).
DESCRIPCIÓN DE LA ACTIVIDAD CURRICULAR
Actividades que desarrollará el docente :
Dictar las clases teóricas, prácticas y de laboratorio.
Atender al alumno ante consultas propias de la asignatura, así también las de relación docente-alumno.
Fomentar el estudio independiente.
Preparar clases teóricas, prácticas y de laboratorio.
Asistir periódicamente a reuniones de cátedra.
Preparar evaluaciones y actividades de seguimiento del alumno.
Confeccionar, revisar y actualizar el programa de la asignatura a su cargo.
Confeccionar, revisar y actualizar las guías de laboratorios y/o prácticos.
Revisar y actualizar la bibliografía y material didáctico.
Cumplir además con toda otra función que surja de su tarea para garantizar el correcto desarrollo de la
carrera.
Actividades que desarrollará el alumno :
Asistir a clases teóricas, prácticas y de laboratorio.
Realizar consultas.
Realizar los trabajos prácticos de aula que sean requeridos.
Confeccionar los informes exigidos.
METODOLOGÍA DE ENSEÑANZA
Los aspectos teóricos de la asignatura son tratados mediante exposiciones dialogadas, con auxilio de
técnicas visuales y debate colectivo.
Los aspectos prácticos de la asignatura son tratados preliminarmente mediante actividades de respuestas
guiadas, con reconocimiento de terminología y conceptos, interpretación de datos y aplicación de
conocimientos adquiridos. A continuación, mediante resolución de ejercicios y problemas, en forma
individual y de pequeños grupos, con auxilio de debate colectivo.
Existen además trabajos prácticos específicos que requieren herramientas computacionales y un trabajo
de mayor elaboración en cuanto a cálculo y conclusiones, de los cuales el alumno debe redactar y
presentar un informe cuya aprobación es condición obligatoria.
CRITERIOS Y FORMAS DE EVALUACIÓN
Los criterios de evaluación quedan comprendidas en:
 Cantidad y calidad de los conocimientos adquiridos por el alumno.
 Manejo fluido de la información y del vocabulario técnico.
 Afirmación de criterios técnicos propios frente a determinadas situaciones y problemas.
 Desarrollo de capacidad, habilidad y destreza para el planteo y solución de problemas y para la
aplicación de métodos de solución.
 Orden, claridad y calidad de las presentaciones, escritas u orales.
Las condiciones para obtener la regularidad son las siguientes :
 Cumplir con el porcentaje de asistencia a clases que establece la Facultad.
 Aprobar 2 (dos) Exámenes Parciales con una nota mínima de 4 (cuatro) puntos. Un único examen
parcial puede ser reprobado y posteriormente recuperado. La recuperación se hará en base a los
temas originalmente asignados para el examen reprobado.
 Poseer en carácter de Aprobado los informes de trabajos prácticos que se establezcan como de
presentación obligatoria.
Las formas de evaluación son las siguientes :
El examen parcial es escrito y de carácter teórico - práctico, involucrando los temas presentados hasta la
fecha de evaluación.
El examen final de la materia es combinado y se compone de dos partes :
La primera parte es escrita, la cual consiste en la resolución de problemas prácticos.
La segunda parte es oral y consiste en desarrollar temas teóricos. Esta segunda parte está supeditada a
aprobar la parte escrita previa.
La nota mínima de 4 puntos se logra acreditando un porcentaje de realización de los objetivos de la
evaluación del 60 %, establecido previamente a criterio del docente para una evaluación concreta.
Los exámenes escritos, tanto parciales como finales, quedan archivados en la Facultad de Ingeniería y el
alumno tiene derecho a acceder a ellos y a consultar con el docente la corrección correspondiente.