clases 1 materiales

TECNOLOGÍA Y RESISTENCIA DE MATERIALESMATERIALES

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INTRODUCCIÓN AL PROYECTO • Existen materiales resistentes que se

deforman con facilidad. Otros materiales,como el vidrio, son resistentes; no sedeforman de manera permanente, pero serompen con facilidad: son materiales frágiles.rompen con facilidad: son materiales frágiles.

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BASES DEL PROYECTO.CONSTRUCCIÓN DE UN PUENTE DETALLARIN• Las dimensiones del puente son de 50 CMS.

por 15 CMS. de ancho y la idea es que soportela mayor carga posible.

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BASES DEL PROYECTO.CONSTRUCCIÓN DE UN PUENTE DETALLARIN

• El peso del puente debe ser como máximo de 270gramos, descontándose 50 gramos del peso finalresistido por cada gramo que exceda el máximo.

• El concurso tiene como objetivo principalpermitir a los concursantes crear y desarrollar suimaginación, sobre la base de la construcción deun puente con elementos usualmente utilizadospara otro fin. Pudiendo así, aplicar conocimientosaplicativos de la materia durante su carrera.

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• Graficar esquema del puente

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Requisitos de cada grupo

• Balanza eléctrica

• PESAS pequeñas

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INTRODUCCIÓN AL PROYECTO • Comportamiento de los materiales frente a los

esfuerzos

Imaginemos que situamos tres cargas iguales sobre tres láminas de distintos materiales, tal y como se aprecia en los siguientes gráficos:

Una lámina de goma se deforma cuando situamos encima lacarga. Pero cuando retiramos la carga, la lámina recupera suforma original. 7

INTRODUCCIÓN AL PROYECTO

• Una lámina de chapa de acero se deforma ligeramentecuando situamos encima la carga. Cuando retiramos la carga,la lámina no recupera su forma.

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INTRODUCCIÓN AL PROYECTO

• Una lámina fina de madera puede romperse si no soporta la carga.

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INTRODUCCIÓN AL PROYECTO

• CONCLUSIONES• En el ejemplo anterior, si la carga es ligera, la lámina de

madera no se romperá, aunque puede combarse. Peroal aumentar la carga, la lámina de madera termina porromperse. La resistencia de un material estárelacionada con la carga máxima que puede soportarrelacionada con la carga máxima que puede soportarantes de romperse. Los materiales más resistentescomo, por ejemplo, el hormigón o el acero, puedensoportar cargas más elevadas sin romperse.

• Por el contrario, el material más resistente de los tresanalizados es el acero, pues su lámina soporta la cargasin romperse (aunque se deforma ligeramente). Lagoma, aunque no se rompe, se deforma con facilidad:es un material elástico.

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• DEFINICIÓN, TIPOS DE PRUEBAS O ENSAYOS

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ACERO

• Es una aleación de hierro y carbono, que puedecontener otros elementos, en la que el contenidode carbono oscila entre 0.1 a 1.7 %, no rebasa ellímite de su saturación al solidificar quedandotodo él en solución sólida.todo él en solución sólida.

• El carbono es el elemento principal que modificalas características mecánicas del acero, cuantomayor es el porcentaje de carbono mayores seránla resistencia y la dureza del acero, pero tambiénserá más frágil y menos dúctil.

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PROPIEDADES MECÁNICAS DE LOS MATERIALES

• Describen la forma en que un material soportafuerzas aplicadas, incluyendo fuerzas detensión, compresión, impacto, cíclicas o detensión, compresión, impacto, cíclicas o defatiga, o fuerzas a altas temperaturas, etc.

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PROPIEDADES MECÁNICAS DE LOS MATERIALES

• - Tenacidad: Es la propiedad que tienen ciertosmateriales de soportar, sin deformarse niromperse, los esfuerzos bruscos que se lesapliquen.

• - Elasticidad: Consiste en la capacidad de algunos• - Elasticidad: Consiste en la capacidad de algunosmateriales para recobrar su forma y dimensionesprimitivas cuando cesa el esfuerzo que habíadeterminado su deformación.

• - Dureza: Es la resistencia que un material oponea la penetración.

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PROPIEDADES MECÁNICAS DE LOS MATERIALES

• - Fragilidad: Un material es frágil cuando serompe fácilmente por la acción de un choque.

• - Plasticidad: Aptitud de algunos materialessólidos de adquirir deformaciones permanentes,bajo la acción de una presión o fuerza exterior,bajo la acción de una presión o fuerza exterior,sin que se produzca rotura.

• - Ductibilidad: Considerada una variante de laplasticidad, es la propiedad que poseen ciertosmetales para poder estirarse en forma de hilosfinos.

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PROPIEDADES MECÁNICAS DE LOS MATERIALES

• - Maleabilidad: Otra variante de la plasticidad,consiste en la posibilidad de transformar algunosmetales en láminas delgadas.

• Las anteriores propiedades mecánicas se valoran• Las anteriores propiedades mecánicas se valorancon exactitud mediante ensayos mecánicos:- Ensayo de tracción: Ofrece una idea aproximadade la tenacidad y elasticidad de un material.

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PROPIEDADES MECÁNICAS DE LOS MATERIALES

• - Ensayos de dureza: Permiten conocer elgrado de dureza del material.

• - Ensayos al choque: Su práctica permiteconocer la fragilidad y tenacidad de unconocer la fragilidad y tenacidad de unmaterial.

• - Ensayos tecnológicos: Ponen de manifiestolas características de plasticidad que posee unmaterial para proceder a su forja, doblado,embutido, etc.

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PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS MATERIALES

• Dependen de la estructura y procesamientodel material.

• Describen características como color,conductividad eléctrica o térmica,conductividad eléctrica o térmica,magnetismo y comportamiento óptico,generalmente no se alteran por fuerza queactúan sobre el material. Pueden dividirse en :eléctricas, magnéticas y ópticas.

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MÉTODOS DE ENSAYOS MECÁNICOS

• .

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PROBETAS

• Para los ensayos se utilizan:

• Probetas cilíndricas y planas

• Estas probetas son universales en forma y• Estas probetas son universales en forma ytamaño.

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PROBETAS

• Al realizar ensayos sin probetas unificadas (universales), la longitud inicial se determina según el tipo y tamaño de la probeta con las fórmulas:fórmulas:

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PROBETAS

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PROBETAS

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ENSAYOS EN PROBETAS

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ENSAYOS EN PROBETAS

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Ensayo de Tracción y CompresiónCompresión

Equipo

• Para poder determinar la capacidad que tiene un material para soportar compresión, tensión o flexión es necesario contar con el siguiente equipo:

• Maquina Universal de Ensayos de Tracción: Cuenta con una capacidad de hasta 50 toneladas, Cuenta con una capacidad de hasta 50 toneladas, y funciona por medio de un motor eléctrico, consta de una platina fija y una platina móvil; cuenta con 4 velocidades hacia delante y 4 hacia atrás, tiene también 3 diferentes capacidades dependiendo de las necesidades que se tengan y estas son de 5 ton., 25 ton. y 50 ton. como máximo.

Modelo de equipo elemental

Máquina de ensayos universales de tracción

Cumple dos funciones de tracción y compresión

Evolución de los equipos de ensayo de tracción

Probetas

• Conocimiento de materiales y procesos.

• Diseño de elementos de propiedades térmicas , corrosivas, etc, según la necesidad de fabricación del elemento.

Después de un ensayo a la compresión

Deformación de las probetas después de un ensayo a la tracción

Grafica Esfuerzo – deformación con parámetros

Deformación de las probetas después de un ensayo a la tracción

Grafica Esfuerzo – Deformación de una madera sometida a compresión

Grafica Esfuerzo - Deformación de un concreto sometido a compresión

Grafica Esfuerzo – Deformación de un acero sometido a tensión

INEN 109 : 2009

Lectura del grafico esfuerzo –deformación normalizado

Definiciones de límite de fluencia superior e inferior para diferentes

tipos de curvas características

• CONSULTA 1. DIMENSIONES DE LA PROBETA SEGÚN LA NORMA

NTE INEN 109:2009NTE INEN 109:2009

• CONSULTA 2. VARIABILIDAD CINEMÁTICA (desplazamientos y deformaciones)

Fecha de entrega de consultas 1 y 2 : Viernes 2 de octubre. (Resumen no copias integras)

• Proyecto: fecha de presentación23 de octubre

CLASIFICACIÓN DE LOS MATERIALESLOS MATERIALES

Se clasifican en 5 grupos

• Metáles

• Cerámicos

• Polímeros

• Semiconductores• Semiconductores

• Materiales Compuestos

METALES• Buena conductividad eléctrica y térmica. Alta

resistencia, rigidez y ductibilidad.

• Útiles en aplicaciones estructurales o de carga.

• Las aleaciones nos permiten mejorar o dar • Las aleaciones nos permiten mejorar o dar ciertas características al material.

CERÁMICOS

• Baja conductividad eléctrica y térmica, usados a menudo como aislantes

• Son fuertes y duros aunque frágiles y quebradizos.• Hoy en día algunos son resistentes a la fractura y soportan

mas carga.• Dentro de este grupo se encuentran el ladrillo, el vidrio, la • Dentro de este grupo se encuentran el ladrillo, el vidrio, la

porcelana.• Ej : Los discos cerámicos proporcionan mayor capacidad de

frenada, pesan la mitad que los normales de acero, tienen una resistencia proverbial y su duración se estima en nada menos que 300.000 kilómetros.

POLÍMEROS

• Baja conductividad eléctrica y térmica, reducida resistencia y no aconsejable en ciertas temperaturas.

• Termoplásticos.• Termoplásticos.

• Termoestables (elastómeros o cauchos)

SEMICONDUCTORES

• Su conductividad eléctrica puede controlarse por su uso en dispositivos electrónicos. Son muy frágiles

MATERIALES COMPUESTOS

• Formados por dos o mas materiales de distintos grupos, produciendo materiales que no se encuentran en ninguno de los materiales en forma individual.

• Los materiales COMPUESTOS se pueden • Los materiales COMPUESTOS se pueden seleccionar para obtener combinaciones no usuales de rigidez, peso, desempeño a altas temperaturas, resistencia a la corrosión, dureza o conductividad.

CARACTERISTICAS DE LOS MATERIALES COMPUESTOS REFORZADOS CON FIBRAS

• Mayor resistencia· Una mejor resistencia a la fatiga· Mejor modulo de young· Una mejor relación resistencia a peso al incorporar fibras resistentes· Rígidas aunque frágiles· Es una matriz mas blanda y mas dúctil