COMPORTAMIENTO MECANICO DE LOS MATERIALES

Anotações:

• La normalización tiene una influencia importante en los métodos de ensayos ordinarios y en la redacción de especificaciones, resultando deseable el conocimiento de las agencias que promulgan algunas de las especificaciones de los materiales más usados.

1. 2.1.6 AGENCIAS ESTANDARIZADAS
   1. Las normas promulgadas por la American Society for Testing and Materials (Sociedad Norteamericana para el ensayo y los materiales) son de particular interés e importancia por su doble función de: (1) normalización de las especificaciones y de los métodos de ensayos de los materiales, y (2) el mejoramiento de los materiales de ingeniería.
   2. 2.2. ASPECTOS GENERALES DEL COMPORTAMIENTO MECANICO DE LOS MATERIALES
      1. 2.2.1.PROPIEDADES MECÁNICAS DE LOS MATERIALES
         1. Las propiedades mecánicas se definen como aquellas que tienen que ver con el comportamiento de un material bajo fuerzas aplicadas. Las propiedades mecánicas se expresan en términos de cantidades que son funciones del esfuerzo o de la deformación o ambas simultáneamente.
      2. 2.2.2.TIPOS DE ENSAYOS MECANICOS
         1. las condiciones en que un material debe comportarse en servicio, requieren cierto número de procedimientos de ensayo. La relación, entre varios procedimientos de ensayo puede evidenciarse por medio de una clasificación ordenada de las condiciones de ensayo, los tipos principales de las cuales son: 1. Aquellas relacionadas con la manera en que la carga es inducida. 2. Aquellas que tienen que ver con la condición del material o probeta misma en el momento del ensayo.
2. 2.2.3.ESFUERZO Y DEFORMACIÓN
   1. El esfuerzo se define aquí como la intensidad de las fuerzas componentes internas distribuidas que resisten un cambio en la forma de un cuerpo. y La deformación se define como el cambio de forma de un cuerpo, el cual se debe al esfuerzo, al cambio térmico, al cambio de humedad o a otras causas.
3. 2.2.4.ELASTICIDAD
   1. es aquella propiedad de un material por virtud de la cual las deformaciones causadas por el esfuerzo desaparecen al removérsele
      1. No se conocen materiales que sean perfectamente elásticos a través del rango de esfuerzos completo hasta la ruptura, aunque algunos materiales como el acero, parecen ser elásticos en un considerable rango de esfuerzos.
4. 2.2.5.LA RESISTENCIA ÚLTIMA
   1. Este termino está relacionado con el esfuerzo máximo que un material puede desarrollar. La resistencia a la tensiones el máximo esfuerzo de tensión que un material es capaz de desarrollar.
      1. La resistencia a la compresión es el máximo esfuerzo de compresión que un material es capaz de desarrollar.
      2. 2.2.6.PLASTICIDAD
         1. Es aquella propiedad que permite al material sobrellevar deformación permanente sin que sobrevenga la ruptura.
         2. Las evidencias de la acción plástica en los materiales estructurales se llaman deformación, flujo plástico y creep.
         3. La plasticidad es importante en las operaciones de formación, conformación y extrusión. Algunos metales se conforman en frío, por ejemplo, la laminación profunda de láminas delgadas.
         4. 2.2.7.RIGIDEZ
            1. Es la deformabilidad relativa de un material bajo carga.
            2. Se le mide por la velocidad del esfuerzo con respecto a la deformación. Mientras mayor sea el esfuerzo requerido para producir una deformación dada, más rígido se considera que es el material.
            3. Bajo un esfuerzo simple dentro del rango proporcional, la razón entre el esfuerzo y la deformación correspondiente es denominada módulo de elasticidad (E).
            4. 2.2.8.CAPACIDAD ENERGETICA
               1. Es la capacidad de un material para absorber o almacenar energía.
               2. La cantidad de energía absorbida al esforzar un material hasta el límite elástico, o la cantidad de energía que puede recobrarse cuando el esfuerzo es liberado del límite elástico, es llamada la resiliencia elástica.
               3. 2.3.ASPECTOS GENERALES DE LA FALLA EN LOS MATERIALES
                  1. La falla puede considerarse como la alteración del comportamiento característico de acuerdo con alguna propiedad física básica.
                  2. Por ejemplo, el es forzamiento o deformación de un material más allá del límite elástico, es decir sin recuperación de su forma o longitud original.
                  3. A nivel macroescalar la falla puede concebirse como el grado de deformación qué sea excesivo en relación con el desempeño aceptable de un miembro de alguna estructura o máquina.
      3. con un material quebradizo que falla en compresión por ruptura, la resistencia a la compresión posee un valor definido. En el caso de los materiales que no fallan en compresión por una fractura desmoronante (materiales dúctiles, maleable o semiviscoso), el valor obtenido para la resistencia a la compresión es un valor arbitrario que depende del grado de distorsión considerado como falla efectiva del material.
5. 3.0. INTRODUCCIÓN A LOS MATERIALES DE INGENIERÍA
   1. 3.1.CLASIFICACION DE LOS MATERIALES
      1. Los materiales se clasifican generalmente en cinco grupos: metales, cerámicos, polímeros, semiconductores y materiales compuestos.
         1. Metales. Tienen como característica una buena conductividad eléctrica y térmica, alta resistencia, rigidez, ductilidad. Son particularmente útiles en aplicaciones estructurales o de carga. Las aleaciones (combinaciones de metales) conceden alguna propiedad particularmente deseable en mayor proporción o permiten una mejor combinación de propiedades.
         2. Cerámicos. Tienen baja conductividad eléctrica y térmica y son usados a menudo como aislantes. Son fuertes y duros, aunque frágiles y quebradizos. Nuevas técnicas de procesos consiguen que los cerámicos sean lo suficientemente resistentes a la fractura para que puedan ser utilizados en aplicaciones de carga.
         3. Polímeros . Son grandes estructuras moleculares creadas a partir de moléculas orgánicas. Tienen baja conductividad eléctrica y térmica, reducida resistencia y debe evitarse su uso a temperaturas elevadas.
         4. Semiconductores . Su conductividad eléctrica puede controlarse para su uso en dispositivos electrónicos. Son muy frágiles.
         5. Materiales compuestos. Como su nombre lo indica, están formados a partir de dos o más materiales de distinto grupos, produciendo propiedades que no se encuentran en ninguno de los materiales de forma individual.
      2. 3.2.METALES
         1. De los elementos que figuran en la tabla periódica, alrededor de 80 pueden ser clasificados como metales. Todos ellos tienen en común que sus electrones más extremos en un átomo son cedidos fácilmente.
            1. Entre las principales propiedades de los metales figuran las siguientes:
               1. Ductilidad: Es la propiedad que tiene un metal de dejarse estirar en hilos.
               2. maleabilidad: Es la capacidad de un metal para transformarse en lámina, sin rotura, por la acción de presiones.
               3. Tenacidad: Es la resistencia a la rotura por tensión que presenta los metales.
               4. Fragilidad: Es la facultad de un metal de romperse por la acción del choque o por cambios bruscos de temperatura. Muchas veces se confunde la fragilidad con debilidad, siendo propiedades independientes. Un material es frágil cuando su deformación es casi nula antes de romperse.
               5. Forjabilidad: Es la propiedad mediante la cual puede modificarse a la forma de un metal a través de la temperatura.
               6. Soldabilidad: Es la propiedad que tienen algunos metales, por medio de la cual dos piezas de los mismos se pueden unir formando un solo cuerpo.
               7. Temple: Es la propiedad para la cual adquiere el acero una dureza extraordinaria al calentarlo de 600 °C y enfriándolo bruscamente en agua.
               8. Oxidación: Los metales se oxidan por acción del oxígeno del aire. Hay metales impermeables en los cuales la pequeña capa de óxido o carbonato que se le forma en la superficie, protege al resto de metal, como es el caso del cobre, aluminio, plomo, estaño y cinc, entre otros. a oxidación penetra el metal hasta destruirlo.
         2. 3.5.PLÁSTICOS
            1. Los materiales poliméricos provienen de una reacción de un monómero con algunos agentes químicos llamados agentes activadores o catalizadores y desencadenan una reacción produciendo unas cadenas que tienen similitud con el monómero de quien se originan, por ejemplo: el monómero del etileno de donde se produce el polietileno, del monómero del estireno se produce el poliestireno.
               1. Los polímeros pueden clasificarse:
                  1. Según la respuesta mecánica que estos tengan.
                     1. Por su comportamiento en función de la luz.
                        1. Por su resistencia al calor (un gran limitante).
                           1. Por su densidad o peso molecular.
                  2. 3.6.EL CONCRETO
                     1. El concreto es una piedra artificial, la cual el hombre fabrica a partir de varias materias primas, como son el cemento, la arena, la grava y el agua; el concreto obtenido a partir de los materiales mencionados se denomina concreto simple.
                     2. La velocidad de hidratación y adquisición de resistencia de los diversos tipos de cemento Pórtland depende básicamente de la composición química del clinker y de la finura de molienda.
                  3. 3.7.MAMPOSTERIA
                     1. La mampostería es un sistema constructivo tradicional compuesto por piedras naturales sin labrar o ligeramente labradas, llamadas mampuestos. Las fábricas (construcciones realizadas) de mampostería tan sólo proporcionan una cierta resistencia a la compresión, por lo que suelen conformar elementos verticales continuos, como muros y paredes.
                     2. La piedra, es el elemento más generalizado, no sólo en el ambiente rural, sino también en el urbano, dónde es fácil observar cómo las fundaciones se resuelven con material pétreo. Pero no toda la piedra es apta para la construcción y es conveniente que antes de elegirla se realice un ensayo previo que dará a conocer si resiste bien a la intemperie y no es heladiza, reconociéndose prácticamente estos extremos si ha aguantado bien el aire libre, uno o dos inviernos.
                     3. 1 El hormigón es un termino con el cual también se le llama al concreto.
                     4. 2 Concreto simple.
                     5. 3 Concreto reforzado.
                     6. 3.8.MEZCLAS BITUMINOSAS
                        1. Los materiales bituminosos, son derivados del petróleo, y por lo general se utilizan en forma de mezclas; las mezclas se clasifican en:
                           1. Mezcla bituminosa discontinua en caliente, para capas de rodadura de pequeño espesor: mezcla cuyos materiales es la combinación de un ligante hidrocarbonado, árida que presentan una discontinuidad granulométrica muy acentuada en la arena, polvo mineral y, eventualmente, aditiva, de manera que todas las partículas del árido queden recubiertas por una película homogénea de ligante.
                           2. Mezcla bituminosa en caliente: Es la combinación de áridos y un ligante bituminoso para realizarla, la cual se precisa calentar previamente los áridos. El ligante será necesario calentarlo o no según su viscosidad original en relación con lo que se requiera para su mezcla con los áridos. La mezcla se extenderá y compactará a temperatura superior a la del ambiente.
                           3. Mezcla bituminosa en caliente: Combinación de áridos y un ligante bituminoso, para realizar la cual se precisan calentar previamente los áridos.
                           4. Mezcla bituminosa en caliente: Combinación de un ligante hidrocarbonato, áridos (incluido el polvo mineral) y eventualmente aditivos, de manera que todas las partículas del árido queden recubiertas por una película homogénea de ligante.
                           5. Mezcla bituminosa en frío: Es la combinación de áridos y un ligante bituminoso para realizar la cual no se precisa calentar previamente los áridos. El ligante será necesario calentarlo o no según su viscosidad original en relación con la que se requiera para su mezcla con los áridos. La mezcla se extenderá y compactará a la temperatura ambiente.
                           6. Mezcla bituminosa en frío: Combinación de áridos y un ligante bituminoso para realizar la cual no es preciso calentar previamente los áridos. La mezcla se extenderá y compactará a la temperatura ambiente.
                        2. 3.9.ESTUDIO ESTADÍSTICO DE RESISTENCIA DE MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN
                           1. En la actualidad los métodos estadísticos, se hallan en pleno desarrollo y estudio en las diversas áreas de la investigación, dada su flexibilidad de aplicación a cualquier grupo de datos.
                           2. Son una valiosa ayuda para determinar la precisión de las medidas teniendo en cuenta la evidente variabilidad y / o dispersión de las propiedades mecánicas de los materiales.
                           3. Las actividades a realizar por lo general corresponden a los métodos y técnicas propios del estudio estadístico de muestras como son la organización de los datos de los ensayos de resistencia, análisis y clasificación de los mismos, la conversión y almacenado de los mismos en una base de datos.