ENSAYO de TRACCIÓN 😜 ¿DÚCTIL o FRÁGIL? ¿Módulo ELÁSTICO?
Summary
TLDREl ensayo de tracción es una prueba fundamental en ingeniería y materiales, que permite conocer la resistencia de un material a diferentes cargas. En este vídeo, se describe el proceso del ensayo de tracción, donde se estira una probeta estandarizada para medir la fuerza y el alargamiento. La gráfica resultante muestra dos zonas principales: la zona elástica, donde la tensión es proporcional a la deformación y el material retoma su forma original después de la carga; y la zona plástica, donde la deformación es irreversible. Se destacan parámetros clave como el módulo de Young, el límite elástico, la tensión de rotura y el alargamiento en la rotura. Estas propiedades son cruciales para la selección de materiales en diseños mecánicos y estructurales, asegurando que las tensiones no superen el límite elástico y evitando la rotura. Además, se menciona la existencia de materiales anisotrópicos y la importancia de entender las diferencias en sus propiedades mecánicas según la dirección de evaluación. El vídeo concluye con una invitación a los espectadores para que hagan preguntas y sugieran temas para futuras charlas.
Takeaways
- 🔍 El ensayo de tracción es una prueba que permite conocer la resistencia de un material a diferentes cargas.
- 📏 Las probetas utilizadas en el ensayo de tracción tienen una geometría normalizada, con cabezas más anchas que la zona central.
- 📈 La gráfica fuerza-alargamiento muestra dos zonas principales: una de crecimiento lineal y otra donde la fuerza alcanza un máximo y luego cae.
- 📉 El punto máximo de la curva de fuerza-alargamiento indica la carga máxima que el material puede resistir antes de la rotura.
- ⚙️ La tensión, calculada como la fuerza dividida por la sección inicial de la probeta, se relaciona con la deformación unitaria para obtener la gráfica de tensión deformación ingenieril.
- 🔵 La primera zona de la gráfica de tensión deformación ingenieril es la zona elástica, donde la tensión es proporcional a la deformación.
- 📏 El módulo de Young, también conocido como módulo elástico, es la pendiente de la gráfica en la zona elástica y es una medida de la rigidez del material.
- 🛠️ El límite elástico es la máxima tensión que el material puede soportar sin cambios permanentes en su forma.
- 🔻 Después del límite elástico, el material entra en la zona plástica, donde la deformación es irreversible y la tensión continúa aumentando hasta la rotura.
- 📊 El área bajo la curva de tensión deformación ingenieril representa la energía absorbida por el material hasta el punto de rotura, llamada tenacidad.
- 🏗️ Los materiales dúctiles pueden deformarse significativamente antes de romperse, mientras que los materiales frágiles rompen rápidamente después del límite elástico.
Q & A
¿Qué es un ensayo de tracción y qué se busca conocer con él?
-Un ensayo de tracción es un experimento que se realiza para determinar la resistencia de un material a ser estirado y su capacidad para soportar cargas. A través de este ensayo, se busca conocer información sobre las propiedades mecánicas del material, como su capacidad de resistencia a la deformación y su comportamiento ante la aplicación de fuerzas.
¿Cómo se realiza un ensayo de tracción?
-En un ensayo de tracción, se utiliza una muestra estándar llamada probeta, que se sujeta en una máquina de tracción. La máquina aplica un desplazamiento controlado a la probeta, mientras se registra la fuerza aplicada y se grafica en función del desplazamiento. La gráfica resultante muestra la relación entre fuerza y desplazamiento, permitiendo analizar el comportamiento del material bajo tensión.
¿Qué se puede observar en la evolución de la probeta durante el ensayo de tracción?
-Durante el ensayo de tracción, se puede observar que la probeta comienza con una longitud calibrada y una sección constante. A medida que se aplica tensión, la longitud aumenta y la deformación se distribuye homogéneamente a lo largo de toda la probeta. Posteriormente, la sección de la probeta disminuye uniformemente hasta alcanzar un punto máximo, donde se produce una reducción acelerada de la sección en una zona localizada, culminando en la rotura de la probeta.
¿Qué se entiende por módulo de Young o módulo elástico en el contexto de un ensayo de tracción?
-El módulo de Young, también conocido como módulo elástico, es la constante de proporcionalidad entre la tensión y la deformación unitaria en la zona elástica de la curva de tracción. Es una medida de la rigidez del material, indicando su resistencia a la deformación cuando se aplica una fuerza. Los materiales con un módulo elástico alto son más rígidos en comparación con los que tienen un módulo elástico bajo.
¿Cómo se diferencian los materiales isótopos de los anisótopos en términos de sus propiedades mecánicas?
-Los materiales isótopos tienen sus propiedades mecánicas iguales en todas las direcciones, mientras que los materiales anisótopos, como la madera o las fibras de carbono, presentan diferencias en sus propiedades mecánicas dependiendo de la dirección en la que se evalúa. Esto significa que pueden mostrar un comportamiento diferente bajo cargas aplicadas en direcciones distintas.
¿Qué es el límite elástico y cómo se determina?
-El límite elástico es la máxima tensión que un material puede soportar sin sufrir deformación permanente. Se recupera su forma original una vez que se retira la carga. Para su determinación, se utiliza el valor de la tensión en el punto donde se pierde la relación lineal entre tensión y deformación, es decir, el punto donde termina la zona elástica de la gráfica de tensión-desplazamiento.
¿Qué ocurre en la zona plástica de la curva de tracción?
-En la zona plástica, las deformaciones son irreversibles y el material no recupera su forma original una vez retirada la carga. En esta zona, la tensión aumenta hasta alcanzar la tensión última de rotura, que es el punto en el que el material se rompe. La deformación plástica es mayor en materiales dúctiles y menor en materiales frágiles, que rompen temprano en el proceso de tracción.
¿Qué es la tenacidad del material y cómo se calcula?
-La tenacidad del material es la energía absorbida para romper el material, es decir, la energía necesaria para causar una fractura. Se calcula como el área bajo la curva de tracción en la región donde se produce la rotura del material, desde la tensión inicial hasta la tensión máxima de rotura.
¿Cuáles son los parámetros importantes que se obtienen de un ensayo de tracción?
-Los parámetros importantes que se obtienen de un ensayo de tracción incluyen el módulo elástico, el límite elástico, la tensión última de rotura y el alargamiento en la rotura. Estos parámetros son fundamentales para entender las propiedades mecánicas de un material y su capacidad para soportar cargas y deformaciones.
¿Cómo se aplican los resultados de un ensayo de tracción en el diseño y dimensionamiento de estructuras mecánicas?
-En el diseño y dimensionamiento de estructuras mecánicas, se trabaja generalmente en el régimen elástico, es decir, por debajo del límite elástico de los materiales. Esto garantiza que, en caso de que las cargas apliquen tensiones, estas sean inferiores al límite elástico y, por lo tanto, la estructura pueda recuperar su forma original una vez que se retiren las cargas. Los resultados de los ensayos de tracción ayudan a determinar estos límites y garantizar la seguridad y la durabilidad de las estructuras.
¿Por qué se utilizan diferentes comportamientos de los materiales en procesos de fabricación?
-Los diferentes comportamientos de los materiales en procesos de fabricación, como la laminación o la ebullición, se utilizan para aprovechar las características plásticas de los materiales. Al ingresar en el régimen plástico, el material puede ser moldeado o formado en una nueva configuración sin romperse, lo que es útil para crear piezas y estructuras con formas específicas y complejas.
¿Qué es la zona de influencia y cómo afecta la curva de tracción en algunos materiales como los aceros?
-La zona de influencia, también conocida como zona de diferencia, es una tercia zona que aparece en la curva de tracción de algunos materiales, como los aceros, entre la zona elástica y la zona plástica. En esta zona, se produce una deformación apreciable del material sin un aumento proporcional de la tensión aplicada. Esta área de la curva refleja la liberación de dislocaciones y la formación de bandas de desglose en el material, lo que puede ser útil para entender su comportamiento en condiciones de carga real.
Outlines
🔍 Ensayo de Tracción: Comprensión y Análisis
El primer párrafo aborda el ensayo de tracción, una técnica utilizada para evaluar la resistencia de un material a las cargas mecánicas. Se describe cómo se realiza el ensayo, que implica estirar una muestra estándar en una máquina de tracción y registrar la fuerza aplicada en función del desplazamiento. La gráfica resultante muestra una relación entre la fuerza y el alargamiento, destacando una zona elástica y otra plástica. Además, se menciona la importancia de la geometría de la muestra y cómo se calcula el módulo de Young, que indica la rigidez del material. El módulo elástico es crucial para comprender la resistencia al cambio de forma bajo carga y varía según el material, desde polímeros hasta materiales cerámicos.
📈 Características del Ensayo de Tracción y Aplicaciones
El segundo párrafo profundiza en los resultados del ensayo de tracción y su importancia en la ingeniería. Se discuten conceptos como el límite elástico, la tensión última de rotura y el alargamiento en la rotura, que son parámetros clave para las propiedades mecánicas de un material. Se explica que los materiales dúctiles pueden deformarse significativamente antes de romperse, mientras que los materiales frágiles no soportan deformaciones plásticas y se rompen rápidamente. Además, se menciona el uso de estas propiedades en aplicaciones específicas, como el diseño de elementos estructurales en edificaciones, donde es esencial trabajar en régimen elástico para asegurar la recuperación de forma después de la carga. Finalmente, se destaca la variabilidad en las curvas de tracción para diferentes materiales, como los aceros, y se sugiere que otros conceptos se explorarán en futuras presentaciones.
Mindmap
Keywords
💡Ensayo de tracción
💡Probeta
💡Tensión
💡Módulo de Young
💡Límite elástico
💡Región elástica
💡Región plástica
💡Tensión última de rotura
💡Tenacidad
💡Resiliente
💡Regímenes elástico y plástico
Highlights
El ensayo de tracción es un método para determinar la resistencia de un material a las cargas mecánicas.
Las probetas utilizadas en ensayos de tracción tienen una geometría normalizada para comparar resultados.
La máquina de tracción aplica un desplazamiento controlado y registra la fuerza de deformación.
La gráfica fuerza-alargamiento muestra dos zonas: el crecimiento lineal y la caída de fuerza hasta la rotura.
El ensayo de tracción permite observar la evolución de la deformación en la probeta durante el proceso.
La sección de la probeta disminuye homogéneamente hasta llegar al punto de rotura.
La rotura debe ocurrir en la zona central de la probeta para que el ensayo sea válido.
Se obtiene la gráfica de tensión deformación ingenieril eliminando el factor geométrico de la probeta.
La zona elástica muestra una relación lineal entre tensión y deformación, siguiendo la ley de Hooke.
El módulo de Young es la constante de proporcionalidad en la zona elástica y es una medida de rigidez del material.
Los polímeros generalmente tienen un módulo elástico inferior en comparación con materiales metálicos y cerámicos.
Algunos materiales no son isótrofos, lo que significa que sus propiedades mecánicas varían según la dirección.
El límite elástico es la máxima tensión que soporta el material sin deformación permanente.
La región plástica comienza después del límite elástico, donde la deformación es irreversible.
La tensión última de rotura es el punto máximo en la curva y representa la resistencia máxima del material a la rotura.
Los materiales dúctiles pueden deformarse significativamente antes de romperse, mientras que los frágiles no.
El área bajo la curva de tracción representa la energía absorbida por el material hasta su rotura, llamada tenacidad.
El módulo elástico, el límite elástico, la tensión de rotura y el alargamiento en la rotura son parámetros clave en ingeniería.
Para aplicaciones mecánicas o estructurales, se trabaja generalmente en régimen elástico para evitar deformaciones permanentes.
En procesos de fabricación donde se busca una forma final específica, se emplea el régimen plástico sin superar el límite de rotura.
Los aceros pueden mostrar una zona de influencia en su curva de tracción, donde la deformación aumenta sin un aumento proporcional de tensión.
Transcripts
cuando se diseña cualquier mecanismo
edificio o elemento mecánico sometido a
unas cargas se hace con la seguridad de
que el material va a soportar las pero
como se puede conocer la resistencia de
un material entre otros destaca el
ensayo de tracción vamos a verlo
ah
ah
[Música]
hola amigos de la ciencia y la
tecnología bienvenidos a ingeniosos en
el vídeo de hoy vamos a aprender en qué
consiste el ensayo de traducción y qué
información nos aporta acerca de un
material ensayo de tracción es un ensayo
simple pero muy completo y consiste en
producir un alargamiento estirando
traccionando de una probeta el material
que vamos a analizar estas probetas
tienen una geometría normalizada siendo
las cabezas mucho más anchas que la zona
central la probeta se sujeta en la
máquina de tracción agarrando las
cabezas con unas mordazas y entonces la
máquina aplica un desplazamiento a una
velocidad controlada separando las
mordazas a partir del sistema de
adquisición de datos de la máquina la
fuerza que se está aplicando para
deformar la probeta es registrada y se
grafica en función del desplazamiento
para cada instante la gráfica fuerza
alargamiento tenida es algo parecido a
esta donde podemos distinguir dos zonas
diferenciadas un crecimiento inicial
lineal de la fuerza con el alargamiento
y una segunda zona en la que se alcanza
un máximo y después la fuerza cae
vamos a observar la evolución de la
probeta durante el ensayo esta cuenta
inicialmente con una longitud calibrada
donde la sección es constante conforme
avanzar ensayo la longitud se incrementa
y la fuerza aumenta la deformación que
se produce en la probeta está
homogéneamente repartida por toda su
longitud y se observa como a medida que
se alarga hay una reducción de la
sección de la probeta que es igual en
toda la longitud hasta llegar al punto
máximo el máximo de la curva es la mayor
carga que es capaz de resistir esta
probeta de este material a partir de
este punto se observa el fenómeno de la
obstrucción localizando una zona en la
que se produce una reducción acelerada
de la sección hasta llegar a la rotura
para que el ensayo se dé por válido la
rotura debe darse siempre por la zona
central de la probeta sin embargo este
análisis que hemos realizado depende de
las condiciones geométricas de la
probeta si ésta tiene una sección
inicial mayor obviamente va a resistir
una fuerza máxima mayor por lo que
necesitamos trabajar eliminando el
factor geométrico de la probeta
para ello a partir de la gráfica
anterior se obtiene la gráfica de
tensión deformación ingenieril la
tensión se calcula como la fuerza entre
la sección inicial de la probeta y la
deformación unitaria se obtiene a partir
del incremento de longitud entre la
longitud inicial de la probeta
la gráfica de tensión deformación
ingenieril tiene una forma semejante a
la gráfica fuerza desplazamiento pero
ahora los resultados si nos hablan de
las propiedades mecánicas del material
sin la influencia de las características
geométricas de la probeta se distinguen
de nuevo dos zonas diferenciadas la
primera zona donde la tensión es
linealmente proporcional a la
deformación y la segunda zona donde esta
relación lineal se pierde la primera
zona es conocida como zona elástica ya
que el material se comporta como un
muelle siendo la tensión directamente
proporcional a la deformación según la
ley de jugo además en esta zona si se
libera la probeta a mitad del ensayo se
recupera toda la deformación producida
volviendo al estado inicial y hay la
comparación con un muelle la constante
de proporcionalidad es conocida como un
módulo de young o módulo elástico y
tienen las mismas unidades que la
tensión es decir cáscales o mega pascal
es este valor es sumamente importante ya
que la información acerca de la rigidez
del material que es la resistencia a la
deformación que tiene el material cuando
se aplica una fuerza
comparativamente los polímeros tienen un
módulo elástico abajo inferior a los
materiales metálicos y éstos a su vez
inferior a los materiales cerámicos sin
embargo hay que mencionar que existen
materiales que no son isótopos lo que
significa que sus características
mecánicas difieren según la dirección en
la que se evalúa esto ocurre en ejemplos
como la madera u otros fabricados
industrialmente en una estructura
formada por fibras alineadas como es el
caso de la fibra de carbono como el
módulo elástico es la pendiente de la
gráfica puede obtenerse a partir de la
tangente del ángulo por el horizontal la
región elástica finaliza en el límite
elástico que es la máxima tensión
elástica que puede soportar el material
recuperando su forma original tras el
cese de la carga a partir de este punto
comienza la región plástica sin embargo
como muchas veces no es sencillo
localizar el cambio de pendiente en el
límite elástico se suele obtener por
convenio
el valor del límite elástico al 0.2 por
ciento de deformación a partir de una
recta paralela a la inclinación de la
zona elástica hasta su corte con la
gráfica
y ahora qué ocurre en la zona plástica
cualquier deformación que supere la
región elástica será irreversible
quedando el material en ese estado de
deformación tras el cese de la carga
únicamente se recupera la parte elástica
de la deformación total por lo que el
descenso se realiza paralelo a la recta
de la zona elástica
en la zona plástica la tensión aumenta
hasta alcanzar la tensión última de
rotura del material que es el máximo en
la curva a partir de la cual se produce
la destrucción y la caída de la tensión
hasta el punto final en el que rompe la
probeta
un material dúctil tiene la capacidad de
deformarse prácticamente antes de la
rotura y será más dúctil cuanta mayor
deformación plástica admita por el
contrario los materiales frágiles no
tienen la capacidad de formarse
plásticamente produciéndose la rotura en
una etapa temprana tras el límite
elástico presentando así una curva
característica mucho más corta
el área bajo la curva es igual a toda la
energía absorbida en modo de energía de
formación que es necesaria para romper
el material lo que se conoce como
tenacidad del material el área bajo la
curva en la zona elástica es la energía
necesaria para deformar elásticamente el
material lo que se conoce como
resiliente como resumen los parámetros
importantes y característicos de las
propiedades mecánicas de un material son
el módulo elástico de jaume el límite
elástico la tensión última de rotura y
la alargamiento en la rotura pero como
los usamos eso dependerá de nuestra
aplicación normalmente para las
aplicaciones de elementos mecánicos o
estructurales como el diseño y
dimensionamiento de vigas en un edificio
se trabaja en régimen elástico siempre
por debajo del límite elástico esto
significa que las tensiones que estén
producidas debido a las cargas aplicadas
nunca deben sobrepasar el límite
elástico de modo que cuando cesen puede
recuperarse la forma inicial del
elemento sin embargo en procesos de
fabricación como la laminación la
exclusión o en la ebullición entre otros
en los que la forma final es diferente a
la de partida se entra en régimen
plástico para que el material se quede
con la forma final deseada sin llegar al
límite último de rotura pero pensáis que
la curva de tracción es siempre así lo
cierto es que no para algunos materiales
en especial para el caso de los aceros
la curva presenta la forma siguiente
distinguiendo tres zonas entre las zonas
elástica y plástica de la curva aparece
una tercera zona llamada zona de
influencia o diferencia como describe la
forma plana de la curva al sobrepasar el
límite elástico se produce una
deformación apreciable del material sin
incrementar la tensión aplicada la
tensión en el punto inicio se llama
límite de influencia y la deformación
producida en esta zona es también
irreversible este fenómeno es debido a
la liberación de dislocación es
generando una búsqueda de formación pero
estos y otros conceptos los veremos en
próximos vídeos
muchas gracias por elegir el canal para
seguir aprendiendo sabéis que podéis
dejar cualquier pregunta a los
comentarios o la dirección de correo si
queréis que hablemos de más temas de
ingeniería y de materiales como estos
gracias y recordar en el saber nunca
acabe la ciudad hasta otra
[Música]
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