Muchos materiales, cuando prestan servicio, están sometidos a fuerzas o cargas, ejemplos de ello son los
revestimientos refractarios de los hornos, las aleaciones de aluminio con las cuales se construyen las alas de
los aviones, el acero de los ejes de los automóviles o las vigas y pilares de los edificios.
En tales situaciones, es necesario conocer las características del material y diseñar la pieza de tal manera que cualquier
deformación resultante no sea excesiva y no se produzca la rotura.
El comportamiento mecánico o las
propiedades mecánicas de un material reflejan la relación entre la fuerza aplicada y la respuesta del material
(o sea, su deformación). Algunas de las propiedades mecánicas más importantes son la resistencia, la dureza,
la ductilidad y la rigidez.
La respuesta de los materiales a las fuerzas aplicadas depende de
- Tipo de enlace.
- Disposición estructural de los átomos o moléculas.
- Tipo y número de imperfecciones, que están siempre presentes en los sólidos, excepto en raras circunstancias.
Así, fijada la solicitación exterior es evidente que la deformación que se origina y, en consecuencia, la tensión
creada en el sólido elástico dependen de las fuerzas de atracción molecular, es decir, de la estructura cristalina del
material.
A pesar de la considerable complejidad de los materiales ingenieriles todos los materiales
sometidos a cargas se pueden clasificar en tres grupos principales de acuerdo con el mecanismo que ocurre
durante su deformación bajo las fuerzas aplicadas
- MATERIALES ELÁSTICOS (Por ejemplo, los cristales iónicos y covalentes).
- MATERIALES ELASTOPLÁSTICOS (Por ejemplo, los metales estructurales).
- MATERIALES VISCOELÁSTICOS (Por ejemplo, los plásticos, los vidrios). A su vez los tipos básicos de deformación de los materiales como respuesta a las fuerzas aplicadas son tres:
- ELÁSTICO.
- PLÁSTICO.
- VISCOSO
Los materiales refractarios en servicio están sujetos a fuertes tensiones mecánicas debidas, en la mayor
parte de los casos, a las dilataciones de la mampostería refractaria (Fuerzas debidas a la expansión térmica),
como es el caso de los refractarios en el horno de cemento. La mayor o menor capacidad de un material para
absorber dichas tensiones, deformándose sin romperse, será una de las causas de buen comportamiento del
material refractario en las instalaciones.
Los elementos de un cuerpo tienden a dilatarse o contraerse cuando se calientan o se enfrían
respectivamente, y las deformaciones que se presentan se denominan deformaciones unitarias
térmicas. Si los elementos se pueden deformar libremente, las deformaciones unitarias térmicas no
vienen acompañadas de tensiones, pero si se restringe la deformación aparecen tensiones térmicas.
La alteración de la forma o dimensiones de un cuerpo como resultado de las tensiones se denomina
deformación. Existen tres principales maneras de aplicar la carga, a saber: tracción, compresión y cizalladura.
Los esfuerzos de tracción causan en la pieza una elongación perpendicular a su propia dirección, mientras que
los de compresión dan lugar a una contracción.
Las curvas de deformación, usualmente, se obtienen mediante ensayos de laboratorio realizados
mediante normas estandarizadas y utilizando probetas también estandarizadas. Se fijan la velocidad de
carga y la temperatura.
Los ensayos se pueden realizar con cargas de compresión, tracción, flexión y cortadura, que a su vez
pueden ser estáticas o dinámicas. Los ensayos de compresión, tracción y flexión con cargas estáticas son
los que mas se suelen realizar.
Los ensayos de tracción se realizan con los materiales dúctiles con un cierto grado de
plasticidad, tales como los materiales metálicos ferrosos y no ferrosos, plásticos, gomas, fibras, etc.
Los ensayos de compresión y flexión se realizan con los materiales frágiles, tales como los
materiales refractarios, el hormigón, cerámicos, etc. Estos materiales poseen una baja resistencia a la
tracción en comparación con la de compresión.
Las curvas tensión - deformación nos permiten determinar las principales características mecánicas
de los materiales, Así, se pueden estimar una serie de importantes propiedades tales como :
- RESISTENCIA.
- RIGIDEZ
- DUCTILIDAD.
- RESILIENCIA.
- TENACIDAD.
No hay comentarios:
Publicar un comentario