Propiedades Mecánicas de los Materiales: Conceptos Clave y Definiciones

UNIDAD III: Propiedades Mecánicas de los Materiales

1. Determinación de la Curva Característica

Es la representación de las relaciones funcionales entre los parámetros que caracterizan una bomba. Estas curvas muestran cómo y cuándo una unidad de disparo particular actuará para valores dados de tiempo y corriente. Una curva característica está representada por una banda creada por un valor mínimo y un valor máximo de tiempo o corriente.

2. Deformación Lateral o Estrechamiento

Es una magnitud que mide la forma en que se reduce a menor anchura o espacio del material, mediante un esfuerzo.

3. El Esfuerzo

Es la relación interna de los materiales cuando son sometidos a cargas. Generalmente se expresa en intensidad de fuerza, es decir, la fuerza por unidad de área. El concepto de esfuerzo es artificial y, por lo tanto, los esfuerzos no pueden medirse experimentalmente; sin embargo, hay muchas técnicas experimentales que se utilizan para medir la deformación. Por consiguiente, si se sabe qué relación hay entre el esfuerzo y la deformación, es posible calcular el estado de esfuerzo en un punto, después de medir el estado de deformación. La relación entre el esfuerzo y la deformación, denominada módulo de elasticidad, así como el límite de elasticidad, están determinados por la estructura molecular del material. La distancia entre las moléculas de un material no sometido a esfuerzo depende de un equilibrio entre las fuerzas moleculares de atracción y repulsión.

4. Límite Elástico

También denominado límite de elasticidad y límite de fluencia, es la tensión máxima que un material elástico puede soportar sin sufrir deformaciones permanentes. Si se aplican tensiones superiores a este límite, el material experimenta deformaciones permanentes y no recupera su forma original al retirar las cargas. En general, un material sometido a tensiones inferiores a su límite de elasticidad es deformado temporalmente de acuerdo con la ley de Hooke. Los materiales sometidos a tensiones superiores a su límite de elasticidad tienen un comportamiento plástico. Si las tensiones ejercidas continúan aumentando, el material alcanza su punto de fractura. El límite elástico marca, por tanto, el paso del campo elástico a la zona de fluencia. Más formalmente, esto comporta que en una situación de tensión uniaxial, el límite elástico es la tensión admisible a partir de la cual se entra en la superficie de fluencia del material.

5. La Curva Elástica/Plástica

Es la deformada por flexión del eje longitudinal de una viga recta, la cual se debe a la aplicación de cargas transversales en el plano xy sobre la viga. La ecuación de la elástica es la ecuación diferencial que, para una viga de eje recto, permite encontrar la forma concreta de la curva elástica. Concretamente la ecuación de la elástica es una ecuación para el campo de desplazamientos que sufre el eje de la viga desde su forma recta original a la forma curvada o flectada final.

6. Límite o Punto de Fluencia

Es el esfuerzo superior al límite elástico donde ocurren deformaciones permanentes sin incrementos de esfuerzos aplicados. Es visible en los materiales dúctiles, pero no en los frágiles y duros. Ubicamos el punto en 0.2% o, en la gráfica, se traza una paralela a la recta donde se une a la curva; ese es el punto de fluencia.

7. El Módulo de Young o Módulo Elástico (de Elasticidad)

Es un parámetro que caracteriza el comportamiento de un material elástico, según la dirección en la que se aplica una fuerza. Para un material elástico lineal e isótropo, el módulo de Young tiene el mismo valor para una tracción que para una compresión, siendo una constante independiente del esfuerzo siempre que no exceda de un valor máximo denominado límite elástico, y es siempre mayor que cero: si se tracciona una barra, aumenta de longitud, no disminuye. Este comportamiento fue observado y estudiado por el científico inglés Thomas Young. Tanto el módulo de Young como el límite elástico son distintos para los diversos materiales. El módulo de elasticidad es una constante elástica que, al igual que el límite elástico, puede encontrarse empíricamente con base al ensayo de tracción del material. Además de este módulo de elasticidad longitudinal, puede definirse en un material el módulo de elasticidad transversal.

8. Deformación por Aplastamiento o Alargamiento (Deformación Axial)

Es una magnitud que mide el aumento de longitud que tiene un material cuando se le somete a un esfuerzo de tracción antes de producirse su rotura. El alargamiento se expresa como tanto por ciento (%) con respecto a la longitud inicial. También se conoce este término por el de elongación. En un material elástico, cuando el alargamiento no supera el límite elástico del material, este recupera su longitud inicial cuando cesa el esfuerzo de tracción, pero si supera el límite elástico ya no recupera su longitud inicial.