INTRODUCCIÓN AL COMPORTAMIENTO MECÁNICO DE MATERIALES Propiedades Propiedades Mecánicas Resistencia y Plasticidad Diagrama tensión vs. deformación Tensión (MPa) (una forma de entenderla) deformación Tenacidad (tensión) Material (tensión) Deformación e (%) Propiedades Mecánicas Resistencia y Plasticidad Diagrama tensión vs.
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INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
Slide 2
INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
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INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
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INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
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INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
Slide 6
INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
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INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
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INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
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INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
Slide 10
INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
Slide 11
INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
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INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
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INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
Slide 14
INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
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INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
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INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
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INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
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INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
Slide 19
INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
Slide 20
INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
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INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
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INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
Slide 23
INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
Slide 24
INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
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INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
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INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
Slide 27
INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
Slide 28
INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
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INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
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INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
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INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
Slide 32
INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
Slide 33
INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
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INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
Slide 35
INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
Slide 36
INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
Slide 37
INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
Slide 38
INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
Slide 39
INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
Slide 40
INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
Slide 41
INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
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INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
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INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
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INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
Slide 45
INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
Slide 46
INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
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INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
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INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
Slide 49
INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
Slide 50
INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
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INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
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INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
Slide 53
INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
Slide 54
INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
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INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
Slide 56
INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
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INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
Slide 58
INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
Slide 59
INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
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INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
Slide 61
INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
Slide 62
INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
Slide 63
INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
Slide 64
INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
Slide 65
INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
Slide 66
INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
Slide 67
INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
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INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
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INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
Slide 4
INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
Slide 5
INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
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INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
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INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
Slide 8
INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
Slide 9
INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
Slide 10
INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
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INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
Slide 12
INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
Slide 13
INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
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INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
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INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
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INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
Slide 17
INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
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INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
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INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
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INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
Slide 21
INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
Slide 22
INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
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INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
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INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
Slide 25
INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
Slide 26
INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
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INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
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INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
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INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
Slide 30
INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
Slide 31
INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
Slide 32
INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
Slide 33
INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
Slide 34
INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
Slide 35
INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
Slide 36
INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
Slide 37
INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
Slide 38
INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
Slide 39
INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
Slide 40
INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
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INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
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INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
Slide 43
INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
Slide 44
INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
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INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
Slide 46
INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
Slide 47
INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
Slide 48
INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
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INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
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INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
Slide 51
INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
Slide 52
INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
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INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
Slide 54
INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
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INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
Slide 56
INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
Slide 57
INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
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INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
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INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
Slide 60
INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
Slide 61
INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
Slide 62
INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
Slide 63
INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
Slide 64
INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
Slide 65
INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
Slide 66
INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)
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INTRODUCCIÓN AL
COMPORTAMIENTO
MECÁNICO DE MATERIALES
Propiedades
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
(una forma de entenderla)
deformación
Tenacidad
(tensión)
Material
(tensión)
Deformación
e (%)
Propiedades Mecánicas
Resistencia y
Plasticidad
Diagrama tensión vs. deformación
Tensión
(MPa)
Deformación Elástica
Deformación Plástica
Ensayo de Tracción Uniaxial
Objetivo: Determinar propiedades mecánicas
estáticas de materiales solicitados en tracción.
Ensayo de tracción
Máquina Universal de Ensayos
Límite de Fluencia
Valores a Reportar
• Límite de Fluencia y (MPa)
• Resistencia a la tracción ET (MPa)
• Módulo de elasticidad E (GPa)
• Deformación ingenieril a rotura er (%)
• Reducción de área a rotura Ar (%)
Efecto de la Temperatura
Tipos de Fractura
Fractura dúctil: copa y cono
Fractura frágil
Fractura Copa y Cono
Fractura Dúctil
Comportamiento Mecánico- Cerámicos
Módulo de Rotura - Cerámicos
Comportamiento Mecánico- Polímeros
Dureza
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.
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)
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
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 = 100 - 500t
Ensayo VICKERS
Indentador: Pirámide de diamante
•HVN = 1,854
Durómetros
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
Un caso clásico de fractura rápida (frágil). Tanker T2 USS Schenectady, con la nave en puerto, amarrada
y descargada.
Triaxialidad- Concentración de
tensiones
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
Factor de concentración de
tensiones
Kt=max/ n = 1 + 2 (a/r)1/2
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
Ensayo de Impacto
-Alta velocidad de deformación
-Estado triaxial de tensiones
-Efecto de la temperatura
CURVAS TIPICAS DE TRANSICION DUCTILFRAGIL INFLUENCIA DE LA VELOCIDAD DE
APLICACIÓN DE LA CARGA
ENERGIAS ABSORBIDAS PARA DISTINTOS
MATERIALES EN FUNCION DE LA
TEMPERATURA
EXPANSION LATERAL EN PROBETAS CHARPY
PORCENTAJE DE CRISTALINIDAD EN PROBETAS
CHARPY
La fractura dúctil se
produce por rotura
plástica de los
ligamentos entre
partículas
La fractura frágil se
produce por
separación de planos
atómicos bajo
tensiones normales
Criterio de Griffith (1921)
• Condiciones
–
–
–
–
Placa Infinita
Espesor unitario
Fisura elíptica
Material elástico
Lineal
– Longitud fisura 2a
– Control de
desplazamiento
Mecánica de Fractura Lineal Elástica
ENSAYO DE
PROBETAS DE
FLEXION EN TRES
PUNTOS (SENB) Y
DE PROBETA
COMPACTA (CT)
INSTRUMENTADA
S CON CLIP
GAUGES
Fractotenacidad
Introducción a la Fatiga
Objetivo: Estudio de la nucleación y crecimiento estable de
fisuras con cargas cíclicas
Superficie de fractura
Curvas de Wholer
Fatiga de Alto Ciclo (HCF), controlada por tensión
Ec. Basquin: Nf an = A
Nucleación y crecimiento de fisuras por fatiga
Ley de Paris:
da/dN=C DKm
Crecimiento de una
fisura por fatiga
(estado II)
Fractografía SEM
Estrías en Ti
Introducción al Creep
Objetivo: estudio de los mecanismos de deformación
actuantes a alta temperatura, a carga constante
Resistencia vs. Temperatura
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
Creep
Deformación plástica de los materiales en función del tiempo,
temperatura y velocidad de deformación a tensión constante
Velocidad de deformación vs. Deformación
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.
En un ensayo de tensión verdadera constante la etapa III difiere
notablemente respecto de un ensayo a carga constante (2000-10000
hs o más). En estos ensayos el parámetro más importante es la
velocidad de deformación estacionaria mínima
Mecanismos de Deformación
Creep vs Oxidación
Superplasticidad
Deformación a
rotura (Hasta
8000%)
Efecto de la velocidad de deformación y
tamaño de grano
Oxidación
Corrosión
Reacciones anódicas
Reacciones catódicas
Curva de polarización anódica
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
P1
P2
v
Area, A
S, distancia (m)