Fundamentos de Ingeniería de Materiales: Propiedades Mecánicas, Esfuerzo y Ensayos de Tensión

Capítulo 3: Fundamentos de Propiedades Mecánicas y Ensayos de Materiales

Interacción Diseño y Manufactura

17. El Dilema entre Diseño y Manufactura en Propiedades Mecánicas

Pregunta: ¿Cuál es el dilema entre el diseño y la manufactura, en términos de las propiedades mecánicas?

Respuesta: El dilema entre ambas radica en que las propiedades mecánicas que resultan tan deseables para el diseñador, como una resistencia elevada, por lo general hacen que la manufactura del producto sea más difícil. Es útil para el ingeniero de manufactura apreciar el punto de vista del diseño, y para el diseñador tomar en cuenta el de la manufactura (Diseño para la Manufactura, DFM).

Esfuerzo, Deformación y Ley de Hooke

18. Definición de la Ley de Hooke y su Relación Atómica

Pregunta: Enuncie la ley de Hooke y cuál es su relación con la energía de los enlaces atómicos y las diferentes fallas que se pueden presentar en estos.

Respuesta: La ley de Hooke está dada por la ecuación: $\sigma_e = E\epsilon$.

Se enuncia como que: “El esfuerzo es proporcional a la deformación de ingeniería unitaria por el Módulo de Elasticidad (E)”.

19. Diferencia entre Esfuerzo de Ingeniería y Esfuerzo Verdadero

Pregunta: ¿Cuál es la diferencia entre el esfuerzo de ingeniería y el esfuerzo verdadero, en una prueba de tensión?

Respuesta: La diferencia entre la curva esfuerzo-deformación verdadero y su contraparte de ingeniería se encuentra en la región plástica. Los valores del esfuerzo son mayores en la región plástica porque en el cálculo ahora se emplea el área instantánea de la sección transversal del espécimen, que se redujo continuamente durante la elongación.

20. Limitación en la Conversión de Ductilidad

Pregunta: ¿Por qué no puede hacerse una conversión directa entre las medidas de la ductilidad de elongación y la reducción del área, con el uso de la suposición de volumen constante?

Respuesta: No puede hacerse porque el estrangulamiento (o estricción) ocurre en el ensayo, lo que invalida la suposición de deformación uniforme.

Pruebas Mecánicas Específicas

21. Comparación de Deformación en Tensión vs. Compresión

Pregunta: ¿En qué difiere el cambio del área de la sección transversal de un espécimen de una prueba de compresión, de su contraparte en una prueba de tensión?

Respuesta: Difieren en la dirección del cambio del área:

• En el espécimen que trabaja a compresión, el área aumenta.
• En el espécimen que trabaja a tensión, su sección transversal disminuye.

22. Pruebas para Materiales Frágiles (Cerámicas)

Pregunta: La prueba de tensión no es apropiada para materiales duros y frágiles tales como las cerámicas. ¿Cuál es la prueba que se usa por lo común para determinar las propiedades de resistencia de dichos materiales?

Respuesta: (Respuesta pendiente en el documento original. La prueba comúnmente utilizada es la prueba de flexión, como el ensayo de tres o cuatro puntos).