Nombre del alumno: Josafat Benavides Núñez. Nombre de la asignatura: Resistencia de los materiales. Instituto IACC. 25 de junio de 2018.
DESARROLLO 1. Explique la interrelación entre los cuatro componentes del tetraedro interactivo de Thomas en el comportamiento de los materiales. Argumente adecuadamente se respuesta.
En el tetraedro interactivo de Thomas, estos elementos se interrelacionan de forma que, en conjunto, estos cumplan con un conglomerado determinado de propiedades, a fin de que puedan repercutir con un excelente desempeño o lo esperable para lo que sea su utilización, puesto que cualquier tipo de cambio en alguno de los componentes tendrá un impacto sobre los otros. Estos cuatro elementos principales son: las propiedades mecánicas, la caracterización de los materiales, teoría o ciencia de los materiales y el procesamiento y estos
2. Indique cuales son los tres factores de los que depende la densidad de un sólido. Argumente adecuadamente su respuesta. La densidad de un sólido depende fundamentalmente de tres factores que son: la masa atómica promedio de los átomos que lo componen, su tamaño atómico y su arreglo estructural. Ya que, densidad se especifica como el resultado entre la masa de un material y el volumen que ocupa, o sea, =
la masa del material se puede obtener
a través de la masa atómica de los átomos que componen el material, y su volumen dependerá del tamaño atómico y su arreglo estructural. Ya que, al tener átomos mas pesados y un empaquetamiento más compacto, los metales tendrán una mayor densidad; por el contrario, los polímeros al estar compuestos por átomos más ligeros y con arreglos estructurales menos consistentes, tendrán una baja densidad.
3. Si tiene un mineral desconocido al cual se le requiere determinar la dureza aproximada en la escala de Mohs y se dispone de dos piezas metálicas de dureza Brinell conocida (Metal A con una dureza HB = 500 y metal B con una dureza HB = 400). Al hacer un ensayo de rayado se observa que el metal A raya la muestra de mineral, mientras que el metal B no lo raya. Utilizando la raya de conversión entre escalas, ¿Cuál sería la dureza aproximada en la escala de Mohs del mineral? Justifique su respuesta.
Basándose en los datos entregados se obtiene:
Metal A: con una dureza de 500 HB Metal B: con una dureza de 400 HB Mineral desconocido con dureza desconocida. Luego, al realizar el ensayo de rayado, se observa que el metal A raya la muestra de mineral, mientras que el metal B no lo raya. Por lo tanto, esto quiere decir que el metal A es más duro que el mineral, mientras que el metal B es más blando que el mineral
En conclusión, se observa que el mineral está en el rango de dureza entre 400 HB y 500 HB. Ahora bien, según la tabla convirtiendo unidades entre las distintas escalas, el mineral se encuentra en la escala de Mohs en el número 6 (Ortoclasa).
4. Observe las siguientes imágenes e identifique cuál(es) es (son) fractura(s) dúctil(es) y cuál(es) (son) fractura(s) frágil(es). Justifique cada una de sus respuestas. A.
B.
C.
En esta ocasión, se observa una deformación plástica apreciable tanto en la figura A como en la figura C, lo cual apunta la presencia de ser una fractura tipo dúctil. El tipo de fractura de la figura A se denomina fractura copa-cono. En el caso de la figura B, éste no presenta una deformación plástica perceptible, indicando la presencia de una fractura tipo frágil. En ambos tipos de fractura se diferencian por la velocidad de propagación de las grietas, en el caso de la fractura tipo dúctil, la propagación de las grietas es más lenta absorbiendo mayor cantidad de energía en el proceso y para el caso de la fractura frágil, la propagación de las grietas es más rápida.
5. De 2 ejemplos de fallas por fatiga, uno para el caso de una pieza metálica y otro para una pieza elaborada con polímeros e indique, en cada ejemplo, cómo afecta la fatiga del material en la vida útil de la pieza. En el caso de las piezas metálicas, la falla por fatiga de un rodamiento se puede evidenciar dependiendo de varios factores además de un desgaste natural como, por ejemplo: El número de revoluciones que ha efectuado. La magnitud de la carga. Falta de lubricación. Temperaturas extremas. Grietas
Lo habitual de los rodamientos, es que están diseñados para condiciones de funcionamiento específico, dependiendo de los diferentes usos que se le den. La fatiga de material afecta directamente el funcionamiento del rodamiento, independiente del tipo de rodamiento que se trate, por la cual se debe tener en cuenta las especificaciones de la pieza para su renovación después de un cierto tiempo y/o después de cierto número de revoluciones, además de una mantención adecuada antes que comience a presentar síntomas de fatiga y así prolongar su vida útil.
En el caso de los polímeros, la utilización en ropa a menudo sufre fatiga, por ejemplo, en los elásticos de algunos shorts deportivos. Con el uso prolongado en el tiempo, el estiramiento y encogimiento del elástico tiene a fatigarse perdiendo la elasticidad, este afecta la vida útil de la pieza, por lo tanto, después de cierta cantidad de tiempo, la prenda tendrá que desecharse.
6. Se realizó una prueba de fluencia en caliente para un acero inoxidable a 700 °C a 4 diferentes esfuerzos. Lamentablemente, el analista del laboratorio confundió los resultados y no recuerda a que esfuerzo corresponde cada resultado, siendo los resultados de tiempo hasta la ruptura: 710, 110, 1.200 y 300 horas. Luego con la información, que dispone sobre el efecto del esfuerzo sobre la fluencia en caliente, ayude al asistente a organizar los resultados para así completar la siguiente tabla: Esfuerzo aplicado (MPa) 115 130 145 160
Tiempo de ruptura (h) 1200 710 300 110
Justifique adecuadamente su respuesta. La fluencia en caliente es un fenómeno que se presenta cuando un material en servicio está expuesto a una temperatura elevada y bajo carga. La deformación que experimenta el material se denomina fluencia en caliente, y claramente es un fenómeno no deseable: limita el tiempo de servicio de una pieza y ocurre en todo tipo de materiales. Al aumentar la tensión aplicada o la temperatura, se produce una deformación instantánea en el momento de aplicación de la carga aumenta, es decir, la deformación recién aplicada a la carga aumenta o a mayor temperatura la deformación instantánea es mayor; la velocidad de fluencia estacionaria aumenta y el tiempo de ruptura
disminuye.
BIBLIOGRAFÍA
IACC (2017). Propiedades físicas y mecánicas de los materiales. Resistencia de los materiales. Semana 3. Recursos adicionales correspondientes a la semana 3.
