Ingeniero

 
 
 
* PROPIEDADES  DE LOS MATERIALES
 
 
 
 
                     4.1 INTRODUCCIÓN  
La selección de los materiales y los procesos usados en la fabricación son partes que integran el diseño de cualquier pieza de las máquinas. La rigidez y la resistencia son factores clave que siempre se consideran en la selección del material. Igualmente importante es la confiabilidad relativa y ladurabilidad de la pieza cuando se consideran alternativas posibles con respecto al material. También son importantes el costo y la disponibilidad. 
La mayoría de las partes estructurales y de la maquinaria llegan al fin de su vida útil tanto por falla por fatiga como por deterioro de la superficie.
 
 
 
 
 
4.2 PRUEBA DE TENSIÓN. RELACIONES ESFUERZO-DEFORMACIÓN 
 
La prueba ingenieril de la rigidez y la resistencia del  material, es la prueba estándar de la  tracción, de la cual se obtienen las  curvas de esfuerzo-deformación: 
Engineering stress-strain  curve – hot rolled 1020 steel.
 
 
 
 
Los esfuerzos  y deformaciones graficadas son los valores  nominales (ingenieriles) definidos como:
* σ = P /Ao, donde P es la carga y Ao es el área original de la seccióntransversal sin carga
* ε = ΔL/Lo, donde ΔL es el cambio en longitud debido a la carga y Lo es la longitud original sin carga
σ ≠ S
Notación: σ  = esfuerzo normal ; Sx = resistencia del material (dependiendo del subíndice)
Ej: en la  fig. anterior se ve que cuando σ=39ksi  el material empieza a ceder. Por lo  tanto, Sy = 39ksi. En la misma forma, la carga mas grande (última) que puede soportarla muestra bajo ensayo, corresponde a un esfuerzo de ingeniería de 66ksi. Por lo tanto, Su = 66ksi.
Los esfuerzos  cortantes (causados por cargas torsionales  o transversales) se designan por  .
 
 
 
 
El punto A  representa el límite elástico , Se . Que es el esfuerzo más alto que el material puede soportar y bajo el cual aún puede recuperar su longitud original cuando se retira la carga.Cuando la carga está más allá del punto A, el material da una respuesta plástica parcial.
El punto A  se aproxima al llamado límite de proporcionalidad , definido como el esfuerzo al cual la curva esfuerzo-deformación ya no se comporta como una línea recta. Debajo de dicho límite se aplica la ley de Hooke . La constante de proporcionalidad entre σ y ε es el módulo de elasticidad o módulo de YoungE.
El punto B  representa la resistencia a la fluencia ,Sy. Valor bajo el cuál ocurre la primera cedencia plástica. Dicho punto se toma por lo general como el punto donde la deformación se desvía 0.2%de la curva elástica extrapolada.
 
 
 
 
Material  dúctil 
Material  frágil
 
 
 
 
 4.3 IMPLICACIONES  DE LA CURVA INGENIERIL ESFUERZO-DEFORMACIÓN 
Escala  lineal de deformación
 
  
 
CONCEPTOS:
* En el límite elástico de 36 ksi de este acero, la deformación ε tiene un valor de σ / E = 0.0012. La deformación a la resistencia máxima y en la fractura se puede ver en la fig. anterior como 250 y 1350 veces esa cantidad.
* Es difícil medir con exactitud las grandes deformaciones que ocurren después del “adelgazamiento” de una muestra sometida a tracción. Esto se debea que el alargamiento local tiene un valor muy alto en dichas zonas que en cualquier otra parte, y el valor calculado de la elongación depende de la longitud calibrada que se haya usado. Una determinación más exacta de la elongación en el momento de la fractura en la región inmediata a la falla puede obtenerse en forma indirecta midiendo el área de la sección transversal en el lugar de lafractura:
 
 
 
 
Suponer que el área después de la fractura es 0.4. Esto da una razón R = Ao /Af = 2.5. En la misma forma la reducción en área Ar, sería el 60% del área original (0.6). Si el volumen permanece constante, la long. Calibrada debe aumentarse a 2.5, dando por lo tanto una deformación (ε) debido a la elongación de 1.5
Ao Lo = Af (Lo+ ΔLo) = AfLo(1+ ε) ó Af =Ao/(1+ ε)
R= 1 + ε ...