Propiedades mecanicas

CAPÍTULO II MATERIALES METÁLICOS 3. Propiedades mecánicas
3.1 Introducción. Las propiedades mecánicas, describen el comportamiento de un material cuando este es sometido a fuerzas o cargas externas, ya sean axiales, cortantes, transversales, torsionantes o de impacto. Muchos materiales metálicos son utilizados como materiales estructurales, es decir, hacen parte de elementos o piezas que durantesu servicio están sometidos a fuerzas mecánicas o cargas. Ejemplos de ellos son: a) las aleaciones de aluminio con las que se construyen alas de aviones, y b) los aceros estructurales con los que se construyen puentes, edificios, ejes y chasises para automotores. Para estas aplicaciones es necesario seleccionar los materiales más adecuados, de tal manera que no se deformen excesivamente o nolleguen hasta la fractura. Antes de entrar en detalle sobre cuáles son las propiedades mecánicas más importantes de los materiales metálicos, es necesario revisar y precisar algunos conceptos fundamentales de la mecánica y la resistencia de materiales. 3.2 Fuerza y tipos de fuerzas. Una fuerza es la acción que ejerce un cuerpo sobre otro, capaz de generar un efecto dinámico y/o estático sobre él. Elefecto dinámico implica una modificación de su estado de reposo o de movimiento y el efecto estático una modificación de su forma. Las fuerzas se pueden ejercer de dos maneras:   Por contacto real entre los cuerpos, por ejemplo, cuando se golpea una bola de beisbol con un bate. Por acción a distancia, por ejemplo, la fuerza de atracción entre dos cargas eléctricas opuestas.

Las fuerzas sepueden clasificar utilizando diferentes criterios. Sin embargo, para efectos de este curso, se hará referencia a los siguientes tipos:

Figura 3.1 Representación gráfica de fuerzas axiales de tensión y fuerzas axiales de compresión.

Fuerzas axiales. Son fuerzas que actúan a lo largo de un elemento estructural y su línea de acción pasa por el centroide de la sección transversal. Las fuerzasaxiales pueden ser de tracción si tienden a alargar los elementos sobre los que actúan o de compresión si tienden a acortarlos. Figura 3.1. Fuerzas cortantes o cizallantes. Son fuerzas cuya línea de acción es paralela a la sección transversal del elemento sobre el que actúan y tienden a generar un deslizamiento de una superficie respecto a otra adyacente. Figura 3.2.

Figura 3.2 Representacióngráfica de fuerzas cortantes. Fuerzas transversales. Son fuerzas cuya línea de acción es perpendicular al eje del elemento sobre el que actúan generando en este un fenómeno conocido como flexión. Pueden ser puntuales o distribuidas. Figura 3.3.

Figura 3.3 Representación gráfica de fuerzas transversales. Fuerzas o momentos torsionantes. Son pares de fuerzas que tienden a hacer rotar los elementosalrededor de su propio eje. Figura 3.4. Fuerzas de impacto. Son fuerzas ejercidas por otro u otros cuerpos en movimiento las cuales actúan sobre un cuerpo durante un lapso de tiempo muy corto.

Figura 3.4 Representación gráfica de fuerzas o momentos torsionales. Par de fuerzas. Es un sistema formado por dos fuerzas de igual magnitud, sentido contrario y cuyas líneas de acción son paralelas. Un parde fuerzas produce una rotación o torsión en un cuerpo. La magnitud de la rotación o momento torsionante (T), es el producto de la magnitud de cualquiera de las fuerzas, por la distancia d, perpendicular a sus líneas de acción, luego: T=F.d 3.3 Esfuerzo y deformación. Cuando un cuerpo es sometido a la acción de fuerzas externas, este experimenta dos efectos: a) sus fibras reaccionan con unasfuerzas internas que se oponen a las fuerzas externas y b) el cuerpo experimenta un cambio en sus dimensiones. La reacción interna por parte de las fibras del material, a la acción de fuerzas externas se denomina esfuerzo y el cambio en sus dimensiones recibe el nombre de deformación. Dependiendo del tipo de fuerza que se aplique, los esfuerzos pueden ser: a) esfuerzos de tensión, b) esfuerzos de...