Ciencia de Materiales - Tema 3
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Questions and Answers

¿Cuál de las siguientes afirmaciones describe mejor la deformación elástica?

  • Es irreversible y ocurre después del límite de elasticidad.
  • Es una deformación que se mantiene de forma permanente.
  • Ocurre únicamente bajo temperaturas elevadas.
  • Es la deformación que se recupera completamente al eliminar la tensión. (correct)

    • ¿Qué caracteriza al comportamiento viscoelástico?

  • Presenta una deformación plástica constante sin recuperación.
  • Es siempre instantáneo y no depende del tiempo.
  • Involucra tanto la deformación elástica inicial como el flujo de tensión con el tiempo. (correct)
  • No tiene relación con la temperatura o la tensión aplicada.

    • ¿Qué fenómeno describe la capacidad de un material para deformarse bajo tensión y no recuperar su forma original?

  • Comportamiento anelástico.
  • Recuperación elástica.
  • Deformación elástica.
  • Deformación plástica. (correct)

    • ¿Cuáles de los siguientes fenómenos están asociados con el comportamiento viscoelástico?

    <p>Fluidez y relajación de tensiones.</p> Signup and view all the answers

    ¿Cómo se define la recuperación elástica en los materiales?

    <p>Es la capacidad de un material de volver a su estado original tras una deformación elástica.</p> Signup and view all the answers

    Cuál es uno de los tipos de ensayos mecánicos que se utilizan para reproducir condiciones de servicio?

    <p>Resistencia a la tracción</p> Signup and view all the answers

    Qué tipo de deformación describe el cambio permanente en un material?

    <p>Deformación plástica</p> Signup and view all the answers

    Cuál de las siguientes afirmaciones describe correctamente los ensayos de compresión?

    <p>Evalúan la reacción de un material bajo cargas de compresión</p> Signup and view all the answers

    En qué tipo de esfuerzo se mide la resistencia al deslizamiento entre capas de un material?

    <p>Cizalla</p> Signup and view all the answers

    Qué condiciones del medio no son consideradas al realizar ensayos mecánicos?

    <p>Color del material</p> Signup and view all the answers

    Qué tipo de esfuerzo implica la aplicación de fuerzas que tienden a alargar un material?

    <p>Tracción</p> Signup and view all the answers

    Cuál de los siguientes esfuerzos se utiliza para comprobar la resistencia de un material ante cargas de torsión?

    <p>Torsión</p> Signup and view all the answers

    Qué tipo de deformación es instantánea y se recupera completamente cuando se elimina la carga?

    <p>Deformación elástica</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué sucede con el módulo de Young al aumentar la temperatura?

    <p>Disminuye</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál es la relación del coeficiente de Poisson?

    <p>Entre las deformaciones laterales y las axial</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué ocurre con las dimensiones laterales cuando se estira en un eje?

    <p>Se encojen las dimensiones laterales</p> Signup and view all the answers

    En qué tipo de muestra se observa que el coeficiente de Poisson se define como -εr/εz?

    <p>Muestra cilíndrica</p> Signup and view all the answers

    ¿Cómo se comportan los átomos a mayor temperatura en términos de resistencia?

    <p>Ofrecen menor resistencia</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué indica una relación lineal entre la deformación en un eje y las dimensiones laterales?

    <p>Comportamiento lineal dentro del rango elástico</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué sucede al comprimir el eje axial de un material?

    <p>Se expanden los ejes transversales</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál es el efecto del aumento de la temperatura en el módulo de elasticidad?

    <p>Disminuye la elasticidad</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué describe el esfuerzo (stress) en un ensayo de tracción?

    <p>La fuerza aplicada dividida por el área inicial de la sección.</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál es la fórmula para calcular la deformación ingenieril (strain)?

    <p>$ rac{(l - l_0)}{l_0}$</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué componente del equipo es esencial para medir la deformación durante un ensayo de tracción?

    <p>Extensómetro</p> Signup and view all the answers

    Durante el ensayo de tracción, ¿qué se entiende normalmente por tensión y deformación?

    <p>Tensión no especificada y deformación ingenieril.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué significa $ riangle l$ en la fórmula de deformación ingenieril?

    <p>El alargamiento de la probeta.</p> Signup and view all the answers

    Según el método de ensayo ASTM E-8, ¿qué se realiza primero con la probeta?

    <p>Se sujeta la probeta en las garras de la máquina.</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál de los siguientes términos se utiliza para referirse a la longitud inicial de la probeta antes del ensayo?

    <p>l0</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué implica el término 'mordaza de sujeción' en el contexto del ensayo de tracción?

    <p>La parte que fija la probeta durante el ensayo.</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué representa el módulo de elasticidad E en un material?

    <p>La rigidez o elasticidad del material</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál de los siguientes materiales tiene un módulo de elasticidad más alto?

    <p>Cerámicos</p> Signup and view all the answers

    Según la Ley de Hooke, ¿cómo se relacionan la tensión y la deformación?

    <p>Son proporcionales entre sí</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál es la fórmula que representa la Ley de Hooke?

    <p>σ = E·ε</p> Signup and view all the answers

    Comparado con otros materiales, ¿cuál tiene el módulo de elasticidad más bajo?

    <p>Polímeros</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué material se menciona como uno de los más rígidos?

    <p>Diamante</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál es el rango habitual de valores para el módulo de elasticidad E?

    <p>0,004 - 400 GPa</p> Signup and view all the answers

    ¿Cómo se obtiene el módulo de elasticidad E gráficamente?

    <p>Por la pendiente de la curva tensión vs deformación en su rango elástico-lineal</p> Signup and view all the answers

    En términos de módulo de elasticidad, ¿cómo se clasificarían los materiales de la siguiente manera?

    <p>E(polímeros) &lt; E(cerámicos) &lt; E(metales)</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál de las siguientes afirmaciones es correcta sobre los compuestos?

    <p>Los compuestos pueden tener módulos de elasticidad que superan a los cerámicos.</p> Signup and view all the answers

    La relación $E hickapprox \frac{\text{dF}}{\text{dr}}$ en r0 se refiere a:

    <p>La fuerza interatómica en el punto de equilibrio</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál de las siguientes afirmaciones sobre la deformación elástica es correcta?

    <p>La deformación no se produce sin un estímulo</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué tipo de fibra se menciona específicamente en relación con los compuestos?

    <p>Fibra de carbón</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál de los siguientes pares tiene un módulo de elasticidad comparable?

    <p>Carbono y aramida</p> Signup and view all the answers

    ¿Cuál es la importancia del módulo de elasticidad E?

    <p>Mide cómo responden los átomos entre sí ante deformaciones</p> Signup and view all the answers

    ¿Qué característica es clave para el uso de materiales compuestos?

    <p>Su alta relación resistencia-peso</p> Signup and view all the answers

    En términos de aplicación, ¿qué ventaja tienen los compuestos reforzados con fibra?

    <p>Ofrecen mejor rendimiento en condiciones de carga</p> Signup and view all the answers

    Study Notes

    Tema 3 - Propiedades mecánicas de los materiales

    • El tema 3 trata sobre las propiedades mecánicas de los materiales, dentro del área de Ciencia de los Materiales e Ingeniería Metalúrgica.
    • El curso corresponde al curso 2023-2024.

    Objetivos

    • Definir tensión ingenieril y deformación ingenieril.
    • Definir la ley de Hooke e identificar sus condiciones.
    • Definir el coeficiente de Poisson y calcular las deformaciones transversales a partir de deformaciones axiales en tracción o compresión.
    • Analizar la curva de tensión-deformación para determinar el módulo de elasticidad, el límite elástico convencional, la resistencia a tracción y la deformación remanente.
    • Describir y calcular la ductilidad a través del porcentaje de elongación y la reducción de área.
    • Definir y calcular los módulos de resiliencia y tenacidad.
    • Describir ensayos de dureza (Brinell, Rockwell, Vickers y Knoops) y relacionarlos con la resistencia a tracción de los aceros.
    • Describir los ensayos de impacto Charpy e Izod y la temperatura de transición dúctil-frágil.
    • Utilizar unidades correctas de fuerza, tensión, desplazamiento, deformación y energía.
    • Dimensionar componentes mecánicos sometidos a tracción, aplicando coeficiente de seguridad.

    Contenidos

    • Introducción a los ensayos mecánicos.
    • Ensayos mecánicos: Tracción, Compresión, Flexión, Cizalladura/Torsión y Dureza.

    Introducción

    • Los materiales pueden estar sometidos a tensiones mecánicas en servicio.
    • Se deben determinar si el comportamiento es adecuado.

    Introducción. Definiciones

    • Tensión ingenieril: Fuerza aplicada por unidad de superficie. (σ = F/A)
    • Deformación ingenieril: Variación dimensional resultante de la fuerza aplicada.
    • Distinguir entre deformaciones elástica y plástica.

    Introducción. Definiciones (Continuación)

    • Comportamiento elástico (la deformación es proporcional y reversible).
    • Comportamiento elástico + plástico (la deformación es irreversible).
    • Comportamiento viscoelástico (la deformación depende del tiempo).

    Ensayos mecánicos

    • Los ensayos mecánicos reproducen las condiciones de servicio (tipo de cargas, duración, forma de aplicación y condiciones del medio).

    Tipos comunes de esfuerzos

    • Tracción
    • Compresión
    • Flexión
    • Cizalla
    • Torsión

    Parámetros mecánicos

    • Tracción: Comportamiento elástico y plástico.
    • Compresión
    • Flexión
    • Cizalladura/Torsión

    Ensayo de tracción

    • Aplicación de una fuerza axial sobre una probeta.
    • Medidas: esfuerzo/tensión y deformación.
    • Equipo habitual: extensómetro, célula de carga y cabezal móvil.
    • Muestra habitual, geometrías: redonda y rectangular.
    • Detalles del equipo: las mordazas y el extensómetro.
    • Método de ensayo (ASTM E-8): fijar la probeta, colocar extensómetro, desplazamiento a velocidad constante y registrar fuerza/deformación.

    Tipos de probetas

    • Redonda
    • Rectangular

    Progreso típico de un ensayo de tracción (metal dúctil)

    • Etapas de un ensayo de tracción.

    Ensayo de tracción: Aluminio 2024-T81 (Ejemplo)

    • Curva de tensión-deformación (gráfico).

    Ensayo de tracción: Zonas

    • Zona lineal (deformación elástica).
    • Zona no lineal (deformación plástica).
    • Rotura.

    Deformación elástica

    • Ciclo de carga: Aumenta la deformación, proporcional a la tensión.
    • Ciclo de descarga: La deformación desaparece cuando cesa la tensión; es reversible.

    Deformación elástica: Ley de Hooke

    • Tensión proporcional a la deformación. (σ = Eε).
    • E: módulo de elasticidad (Young), expresa rigidez/elasticidad.

    Deformación elástica: módulo de elasticidad E

    • Obtención del módulo de elasticidad a partir de la gráfica de tensión vs. deformación.

    Comparación entre módulos de Young

    • Resumen de los módulos de Young en distintos materiales.

    Comparación entre módulos de Young (Continuación)

    • Relación del módulo de Young con la temperatura de fusión (gráfico).

    Deformación elástica lateral. Coef. Poisson v

    • Definición del coeficiente de Poisson.
    • Relación entre deformaciones laterales y axiales.

    Coeficiente de Poisson

    • Valores típicos de v para metales, cerámicas y polímeros.
    • Unidades: E: [Pa], ε, v: adimensionales

    Deformación plástica

    • Tensión no proporcional a la deformación.
    • Distanciamiento de los átomos.
    • Deformación permanente.

    Parámetros deformación plástica

    • Fluencia y límite elástico (gráfico).

    Fluencia y límite elástico

    • Definición de la fluencia como transición elasto-plástica.
    • Definición del límite elástico convencional (0.2% de deformación plástica).

    Comparación entre límites elásticos

    • Comparación entre límites elásticos de distintos tipos de material.

    Parámetros deformación plástica (Repetición)

    • Fluencia y límite elástico
    • Resistencia a tracción
    • Ductilidad
    • Tenacidad

    Resistencia a la tracción (Tensile strength)

    • Definición de resistencia a tracción (UTS).
    • Relación entre resistencia a tracción y la probeta.

    Resistencia a la tracción (Continuación)

    • Resistencia a la tracción en distintos tipos de materiales (metales, cerámicas, polímeros).
    • Comparación entre métodos.

    Comparación entre resistencias a tracción

    • Gráfica comparativa de resistencia a tracción en varios materiales.

    Tensión y deformación verdaderas

    • Tensión verdadera en un diagrama tensión-deformación.
    • Diferencias entre tensión ingenieril y verdadera

    Parámetros deformación plástica (Repetición)

    • Fluencia y límite elástico
    • Resistencia a tracción
    • Ductilidad
    • Tenacidad

    Ductilidad

    • Definición de ductilidad.
    • Métodos para determinar la ductilidad: alargamiento relativo porcentual y porcentaje de reducción de área.

    Ductilidad: efecto de la temperatura

    • Efecto de la temperatura en la ductilidad (gráfico).

    Comparación de materiales según su ductilidad

    • Tipos de materiales según su ductilidad (gráfico).

    Ductilidad

    • Importancia de la ductilidad desde el punto de vista del diseño.
    • Materiales frágiles.

    Deformación plástica: Tenacidad

    • Definición de tenacidad como la capacidad para absorber energía antes de la fractura.
    • Cálculo del área bajo la curva tensión-deformación.

    Tipos de materiales según su tenacidad

    • Clasificación de materiales de acuerdo a su tenacidad.

    Resumen parámetros de tracción

    • Resumen de los parámetros importantes en un ensayo de tracción.

    Ensayo de compresión

    • Descripción del ensayo de compresión.
    • Comparación con el ensayo de tracción.

    Ensayo de flexión

    • Descripción del ensayo de flexión.

    Ensayo de cizalladura

    • Descripción del ensayo de cizalladura y los diferentes tipos de esfuerzo cortante que actúan.

    Ensayo de torsión

    • Descripción del ensayo de torsión.

    Ensayo de dureza

    • Generalidades de los ensayos de dureza.

    Ensayos de dureza: Brinell

    • Descripción del ensayo Brinell.

    Ensayo de dureza: Vickers

    • Descripción del ensayo Vickers.

    Ensayo de dureza: Rockwell

    • Descripción del ensayo Rockwell.

    Ensayo de dureza: Shore

    • Descripción del ensayo Shore.

    Ensayos de microdureza

    • Descripción de los ensayos de microdureza.

    Introducción a la conversión entre escalas de Dureza.

    • Problema: Tablas y gráficos no generalizados, elaborados a partir de la información de ciertos materiales (normalmente, metales)

    Dureza. Relación con propiedades mecánicas

    • Correlación entre dureza y las propiedades mecánicas (tensión, límite elástico y ductilidad) en los aceros.

    Durezas de algunos materiales

    • Tablas con las durezas de diferentes tipos de materiales (metales, cerámicas y polímeros).

    Palabras clave

    • Resumen de las palabras clave.

    Actividades complementarias

    • Sugerencias para actividades adicionales (video y lectura).

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    Description

    Este cuestionario se centra en las propiedades mecánicas de los materiales, abarcando conceptos fundamentales como tensión y deformación ingenieril. Se explorarán también la ley de Hooke, el coeficiente de Poisson y diversos ensayos de dureza, brindando un conocimiento integral sobre el comportamiento de los materiales en ingeniería. Ideal para estudiantes del curso 2023-2024.

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