Propiedades Mec Nicas 2

PROPIEDADES
MECÁNICAS
(Continuación)

IMPORTANCIA DE LA
MECÁNICA DE LA
FRACTURA

IMPORTANCIA DE LA MECÁNICA
DE LA FRACTURA
El método de la mecánica de la fractura permite diseñar y
seleccionar materiales mientras se toma en cuenta la
presencia de imperfecciones.
Variables a considerar:
KC o K IC
Esfuerzo ()
Tamaño de la imperfección (a)

IMPORTANCIA DE LA MECÁNICA
DE LA FRACTURA
SELECCIÓN DEUN MATERIAL:
Si se conoce a y la magnitud del esfuerzo aplicado (), se
puede seleccionar un material que tenga una tenacidad a la
fractura KC o KIC lo suficientemente grande para prevenir el
crecimiento de las imperfecciones.
DISEÑO DE UN COMPONENTE:
Si se conoce el tamaño máximo de cualquier imperfección y el
material (KC y KIC seleccionada), se puede calcular el esfuerzo
máximo que elcomponente puede soportar.

IMPORTANCIA DE LA MECÁNICA
DE LA FRACTURA
DISEÑO DE UN MÉTODO DE FABRICACIÓN O DE PRUEBA:
Si el material ha sido seleccionado, se conoce el esfuerzo
aplicado y el tamaño del componente, se puede calcular el
tamaño máximo de una imperfección que puede tolerarse.

EJEMPLO
DISEÑO DE UNA PRUEBA NO DESTRUCTIVA
Una placa de acero grande utilizada en un reactor nuclear

tiene unatenacidad a la fractura en estado de deformación
plana de

𝑝𝑢𝑙𝑔 y es expuesta a una esfuerzo de 45000 psi

durante el servicio. Diseñe un procedimiento de prueba o
inspección capaz de detectar una grieta en el borde de la
placa antes de que sea probable que la grieta crezca a una

rapidez catastrófica.

EJEMPLO
DISEÑO DE UNA PRUEBA NO DESTRUCTIVA

FRACTURA QUEBRADIZA
Cualquier grieta o imperfecciónlimita la
habilidad de una cerámica para soportar
un esfuerzo de tensión.
Esta grieta (imperfección de Griffith)
concentra y magnifica el esfuerzo
aplicado.

real

FRACTURA QUEBRADIZA
Si real excede la resistencia a la fluencia,
la grieta empieza a crecer y se ocasiona
una falla.
Energía en la superficie por
unidad de área

ECUACIÓN DE GRIFFTIH

EJEMPLO
PROPIEDADES DE LAS CERÁMICAS DE SiAlONSuponga que una cerámica avanzada sialón posee una

resistencia a la tensión de 60000 psi. Suponga que este valor
es para una cerámica sin imperfecciones.
Se observa una grieta de 0.01 pulg de profundidad antes de
que se pruebe una parte de sialón. La parte falla de manera
inesperada a un esfuerzo de 500 psi por la propagación de la

grieta. Calcule el radio de la punta de la grieta.CARACTERÍSTICAS
MICROESTRUCTURALES DE
FRACTURA EN MATERIALES
METÁLICOS

FRACTURA DÚCTIL
Por lo regular ocurre de una forma transgranular en los
metales que tienen buena ductilidad y tenacidad.

FRACTURA DÚCTIL

Micrografías de un acero 1018 recocido.

EJEMPLO
ANÁLISIS DE LA FALLA DE UNA CADENA DE
LEVANTAMIENTO
Una cadena utilizada para levantar cargas pesadas

falla. El examen del eslabón fallido indicauna
deformación y rebajo considerables antes de la falla.

Enliste algunas de las posibles razones para la falla.

FRACTURA QUEBRADIZA
Ocurre en metales y aleaciones de resistencia alta o con
ductilidad y tenacidad malas.
Otras razones por las que ocurre una fractura quebradiza:
• Metales dúctiles que se someten a bajas temperaturas.
• En secciones gruesas, a rapideces de deformación altas.
• Cuandolas imperfecciones desempeñan una función
importante.
En algunos casos la grieta puede tomar una trayectoria
intergranular.

FRACTURA QUEBRADIZA

Micrografías de un acero 1010 templado.

FRACTURA QUEBRADIZA
Otra característica común es el patrón en forma de V
(Chevron).

Patrón en forma de V en acero 4340
templado de 0.5 pulg de diámetro

EJEMPLO
ANÁLISIS DE LA FALLA DEL EJE DE UN
AUTOMÓVIL
Uningeniero que investiga la causa de un accidente

automotriz encuentra que el aro del neumático
trasero se ha roto en el eje. El eje está doblado. La

superficie de la fractura revela un patrón en forma
de V que apunta hacia la superficie del eje. Sugiera
una causa posible para la fractura.

CARACTERÍSTICAS
MICROESTRUCTURALES DE LAS
FRACTURAS EN CERÁMICOS,
VIDRIOS Y COMPUESTOS

CERÁMICOS
En...