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Asignatura: Ciència i Tecnologia dels Materials, Profesor: Santiago Arias (CTM), Carrera: Enginyeria de Sistemes Aeroespacials, Universidad: UPC
Tipo: Apuntes
1 / 31
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28 April 2008
Propiedades Mecánicas
28 April 2008
Propiedades Mecánicas
Durante su vida operativa, los materiales estánsometidos a cargas
es necesario conocer su
comportamiento a carga para prevenir y evitar elfallo del material por fractura.
-^
Comportamiento mecánico: relación entre la fuerzaaplicada y la deformación resultante.
-^
Algunas propiedades mecánicas: resistencia,dureza, ductilidad, rigidez.
-^
Para seleccionar un material, es necesario evaluary analizar en conjunto sus propiedades mecánicas(combinaciones deseables de característicasmecánicas).
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Propiedades Mecánicas
“
de compresión.
-^
“
de cizalladura.
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Propiedades Mecánicas
5
σ
τ
Area, A
t
o
original areabefore loading
Area, A
s
o
El esfuerzo tieneunidades:N/m
2
(Pa)
(tensión
nominal
)^
(tensión de cizalladura)
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Propiedades Mecánicas
o
Ao = cross sectionalArea (when unloaded)• Cizalladura simple: drive shaft
o
Nota:
τ
= M/A
R en este caso.c
o
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Propiedades Mecánicas
Canyon Bridge, Los Alamos, NM
o Balanced Rock, ArchesNational Park
o
Nota:
σ
< 0
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Propiedades Mecánicas
bondsstretch
return toinitial
Inicial
Carga pequeña
Descarga
Elástico
reversible
Linear-elastic
Non-Linear-elastic
28 April 2008
Propiedades Mecánicas
linearelastic
linearelastic
δplastic
planesstillsheared
elastic + plastic
bondsstretch& planesshear
δplastic
Carga pequeña
Descarga
Plástico
permanente
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Propiedades Mecánicas
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Propiedades Mecánicas
14
(módulo de Young)
ν
Unidades:E: [GPa] ν: adimensional
Indica la resistencia del materiala la deformación elástica (rigidez).
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Propiedades Mecánicas
o
crosssectionalarea Ao
∆L
length, Lo
undeformed
deformed
∆L
F A
= E o
Lo Elastic modulus
r
larger Elastic Modulus
smaller Elastic Modulus
Energy
unstretched lengthr^ o
E aumenta para E
o^
mayores.
E disminuye con la temperatura.^ • E es una medida de la resistencia deseparación entre dos átomos adyacentes, esdecir, de las fuerzas de enlace interatómicas.•E es una medida de la
RIGIDEZ
(resistencia
a la deformación elástica): mayores módulosminimizan la deformación.
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Propiedades Mecánicas
(^81) 0.6 0.
MolybdenumSteel, NiTantalumPlatinumZinc, TiSilver, GoldAluminumMagnesium,
Al oxideSi nitrideSi crystalGlass-sodaConcreteGraphite
PC
Wood(
grain) AFRE(
fibers)* Carbon fibers onlyAramid fibers onlyGlass fibers onlyGFRECFRE Epoxy only
12001000800600400 200 100806040 20 10 6 4 2 0.8 0.
TungstenCu alloysTin
DiamondSi carbide<111><100>
PolyesterPETPS PPHDPEPTFE LDPE
CFRE(
fibers)* GFRE(
fibers)* CFRE(|| fibers)AFRE(|| fibers)GFRE(|| fibers)*
MetalsAlloys
GraphiteCeramicsSemicond
Polymers
Composites
/fibers
E(GPa)
Pa
Based on data in Table B2,Callister 6e.Composite data based onreinforced epoxy with 60 vol%of alignedcarbon (CFRE),aramid (AFRE), orglass (GFRE)fibers.
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Propiedades Mecánicas
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tensile stress,
σ
engineering strain,
ε
εp = 0.
y
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Propiedades Mecánicas
Graphite/Ceramics/Semicond
Metals/Alloys
Composites/
fibers
Polymers
PVC
, Hard to measure
since in tension, fracture usually occurs before yield.
Nylon 6,6 LDPE
700600500400300200 10070605040 30 20 10 2000 1000
Al^ Tin (pure)
(6061)
a
Al^
(6061)
ag
Cu
(71500)
hr
SteelTi (pure)aTa (pure)
(1020)
hr
Steel
(1020)
cd
Steel
(4140)
a
Steel
(4140)
qt
Ti^
(5Al-2.5Sn)
a
W (pure)CuMo (pure)
(71500)
cw
Hard to measure,
in ceramic matrix and epoxy matrix composites, since
in tension, fracture usually occurs before yield.
PPHDPE
dry humid
PCPET
¨
y
