Propiedades Mecánicas de los Materiales

Propiedades Mecánicas de los Materiales

Conceptos Básicos

Las propiedades mecánicas describen las respuestas de un material a estímulos externos de naturaleza mecánica, como son la compresión, tracción, flexión, torsión e impacto. Están determinadas, en primera instancia, por cómo se distribuyen los átomos o moléculas que lo constituyen y por las fuerzas que los mantienen unidos. Son sensibles a la microestructura del material, lo que hace que sean muy dependientes de la historia térmica del mismo y del modo en el que ha sido procesado.

Tipos de Esfuerzos

Uniaxial

1. Tracción
2. Compresión
3. Cizalla

Multiaxial

1. Torsión
2. Flexión por 3 puntos

Conceptos Clave

Tensión (MPa): Carga (fuerza) aplicada por unidad de sección.

Deformación (mm/mm o %): Variación de las dimensiones.

Isotropía / Anisotropía mecánica: Un material es isótropo cuando presenta valores idénticos de una propiedad en todas las direcciones. Si existen diferencias es anisótropo.

Elasticidad y Plasticidad: Capacidad de deformarse sometido a una solicitación externa y de recuperar sus dimensiones una vez cesa la fuerza. Es una propiedad omnipresente en todos los materiales, en diferente medida. Una vez superadas las deformaciones elásticas, el material rompe o se deforma de manera plástica, que es irreversible y permanente.

Módulo de Young (Elástico) E: Cuantifica la rigidez, lo opuesto a la flexibilidad.

Límite Elástico σy: Es la tensión máxima que se puede aplicar sin sufrir deformaciones plásticas.

Resistencia Máxima (σm, Sm): Es el máximo valor de la curva tensión-deformación.

Resistencia a la Rotura (σf, Sf): Valor en el momento de rotura.

Ductilidad y Fragilidad: Capacidad de deformación. Es dúctil si admite elevadas deformaciones antes de la rotura.

Resiliencia y Tenacidad: Asociadas a la tenacidad, sus valores se expresan en unidades de densidad de energía. Resiliencia: Capacidad para absorber y liberar la energía de deformación elástica. Tenacidad: Capacidad para absorber energía de deformación tanto elástica como plástica.

Plasticidad: Influencia de la Temperatura y de la Velocidad de Deformación

• Al aumentar la temperatura (T) el material es menos rígido, más blando y más dúctil.
• Al aumentar la velocidad (V) de deformación el material se vuelve más rígido, más duro y menos dúctil. *Los materiales metales BCC son más sensibles a los cambios de temperatura y velocidad que los FCC; el comportamiento de los polímeros es muy reducido. El módulo elástico disminuye al aumentar la temperatura.