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Teoría de las Propiedades de los Materiales
El diseño de máquinas y estructuras requiere, para su correcto funcionamiento, que comprendamos el comportamiento mecánico de materiales que se utilicen. En el caso ordinario, la única forma de determinar cómo se comportan los materiales cuando se someten a cargas, es efectuar experimentos en el laboratorio. El procedimiento normal es colocar probetas(o especímenes o muestras) pequeñas del material en máquinas de prueba, aplicar las cargas y medir entonces las deformaciones resultantes.
Las propiedades mecánicas son aquellas que se manifiestan cuando sometemos al material a un esfuerzo, es decir cómo se comporta el material cuando le aplicamos una fuerza. Las propiedades mecánicas son:
Dureza
Tenacidad
Elasticidad
DuctilidadMaleabilidad
Resistencia Mecánica
¿Cómo se realiza un ensaye de tensión?
Se denomina prueba de tensión al ensayo que permite conocer las características de un material cuando se somete a esfuerzos de tracción. El objetivo es determinar la resistencia a la rotura y las principales propiedades mecánicas del material que es posible apreciar en el diagrama carga-deformación
El espécimen de prueba (probeta)se instala entre los dos sujetadores grandes de la máquina y a continuación se carga en tensión. Las deformaciones se registran por medio de dispositivos de medición y con sistemas de control automático y de procesamiento de datos, se tabulan y se grafican los resultados. En un espécimen bien diseñado, se presentara un falla en la parte prismática de la muestra, donde la distribución de esfuerzodeformación es uniforme y la barra solo está sometida a la tensión pura.
La probeta de tensión normal tiene un diámetro de 0.505 in y una longitud calibrada de 2.0 in entre las marcas de calibración que don los puntos donde se fijan los brazos del extensómetro al espécimen.
¿Cómo se hace un ensayo de compresión?
Las pruebas de compresión en materiales se acostumbra realizar ensayos pequeñosespecímenes en forma de cubo o de cilindro circulas. Por ejemplo, los cubos pueden tener 2.0 in de lado y los cilindros pueden tener 1in de diámetro y longitudes de 1 a 12 in. Se miden tanto la carga que aplica la máquina, como el acortamiento del espécimen. El acortamiento se debe medir sobre una longitud calibrada que sea menor que la longitud total de la probeta para eliminar los efectos en losextremos.
El concreto se ensaya en compresión cuando se usa en proyectos de construcción, para asegurar haber obtenido la resistencia requerida. Una clase de probeta de concreto tiene 6 in de diámetro, 12 in de longitud y 28 días de edad.
Diagramas de esfuerzo- deformación
En general los resultados de la pruebas dependen de las dimensiones del espécimen que se esté privando. Como no es probableque se diseñe una estructura que tenga sus partes con el mismo tamaño que los especímenes de prueba, se deben expresar los resultados de las pruebas en una forma que se apliquen a miembro de cualquier tamaño. Una forma sencilla de lograr resultados de la prueba en esfuerzos y deformaciones unitarias. El esfuerzo axila en un espécimen de prueba se calcula dividiendo la carga axial entre el áreatrasversal. La deformación unitaria axial en el espécimen se determina dividiendo el alargamiento medido entre las marcas de calibración entre la longitud calibrada. Después de hacer un a prueba de tensión o de compresión y de determinar el esfuerzo y la deformación con distintas magnitudes de la carga, se puede trazar un diagrama de esfuerzo en función de deformación unitaria. Ese diagramaesfuerzo-deformación unitaria es una características del material que se prueba en particular y contiene información importante acerca de las propiedades y comportamiento mecánico de materiales. Las deformaciones unitarias se grafican en el eje horizontal y los esfuerzos en el eje vertical. El diagrama comienza con una línea recta desde el origen 0 hasta el punto A que indica que la relación entre...