Propiedades mecánicas y materiales

Polímeros. Adhesivos. Sólidos cristalinos. Tenacidad. Densidad. Notación de Miller. Solubilidad. Fibras

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  • 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 (): Propiedades mecánicas y materiales
    Donde F es la carga (Fuerza) y A0 es la sección inicial de la probeta

    Deformación (): Propiedades mecánicas y materiales

    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 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