Mecanica-de-Materialess

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Universidad Nacional Autónoma de México Facultad de Estudios Superiores Plantel Aragón 
 
INGENIERIA INDUSTRIAL 
 
 
CLASE “ mecánica de materiales”
 
trabajo
 
 
GRUPO:2804 
 
 
NOMBRE DE LA PROFESORA: MARTHA BERENICE FUENTES FLORES 
 
NOMBRE DEL ALUMNO: CORTES HERNANDEZ RICARDO 
 
 FECHA DE ENTREGA: 13 DE FEBRERO DEL 2023 
MECANICA DE MATERIALES
1.- Introducción a la mecánica de materiales
1.1.- Hipótesis de la mecánica de materiales
El hablar de la mecánica de materiales es un tema importante y de gran interés como futuros ingenieros civiles, pues es una materia fundamental para conocer el comportamiento y características de los materiales que empleamos en nuestra vida cotidiana dentro del campo ingenieril,
Por ello debemos de adentrarnos a conocer más a fondo cada uno de los materiales, entonces podemos definir que la Mecánica de Materiales es una rama de la mecánica aplicada que trata del comportamiento de los cuerpos sólidos que son sometidos a varios tipos de carga.
Que materias o que otras ramas de investigación nos ayudan a conocer el comportamiento de los sólidos, en conjunto con nuestra materia, entre ellas están la estática y la dinámica entre otras que en menor grado que las ya mencionadas, pero que no por eso dejan de ser importantes.
Que o cual es el objetivo de la materia de mecánica de suelos: es determinar los esfuerzos, deformaciones y desplazamientos en las estructuras y sus componentes debido a las cargas que actúan sobre ellas.
Este proceso van poco más allá al estudiar los esfuerzos y deformaciones que se originan dentro de los cuerpos, como elementos y posteriormente como un conjunto, para lo cual se estudiaran los esfuerzos y las deformaciones, de las propiedades físicas de los materiales así como numerosas leyes y conceptos teóricos.
Hay algo muy importante que debemos de conocer, nuestros antepasados no tenían los avances tecnológicos que hoy en día tenemos, y por ello antiguamente se basaban en lo que es la teoría y el experimento, nosotros nos pasaría algo similar y no me refiero a que tengamos que experimentar, si no que primero tendremos que estudiar la teoría, como características y comportamientos de los materiales para poder analizar e interpretar los resultados de nuestros cálculos y así poder adelantarnos a diseñar y preparar cada uno de los elementos que compondrán nuestras edificaciones o construcciones en general.
1.2.- Características y propiedades mecánicas de materiales comunes en la construcción.
En la actualidad los materiales se diseñan de acuerdo a una aplicación específica, esto es gracias a la gran cantidad de información disponible y a las herramientas que permiten predecir el comportamiento mecánico de un material.
Factores a considerar para la selección de un material:
1.-Factibilidad de fabricación 
2.-Estabilidad dimensional
3.-Compatibilidad con los demás materiales
4.-Reciclabilidad
5.-Impacto ambiental durante su fabricación y desecho
6.-Costo de fabricación
Tipos de Materiales
1.-Metáles
2.-Cerámicos
3.-Polímeros
4.-Semiconductores
5.-Vidrios
6.-Cemento y Concreto
7.-Compósitos
PROPIEDADES SENSORIALES
Son Las que están relacionadas con la impresión que produce el material en nuestros sentidos.
PROPIEDADES FISICO-QUIMICAS
Son todas aquellas que se encuentran relacionadas con el comportamiento de los materiales frente a acciones externas.
PROPIEDADES MECANICAS
Son las que se encuentran relacionadas con el comportamiento de los materiales cuando son sometidos a esfuerzos.
PROPIEDADES TECNOLÓGICAS
Son aquellas que están relacionadas con el comportamiento de los materiales de fabricación.
PROPIEDADES ECOLÓGICAS
Este tipo de propiedades están relacionadas con la mayor o menor nocividad del material para el medio ambiente.
· COMO PODEMOS REALIZAR LA ELECCION DE MATERIALES
Para realizar una correcta realización de materiales, es importante conocer ciertos puntos o factores que influyen en gran medida.
SUS PROPIEDADES: dureza, flexibilidad, resistencia al calor….
LAS POSIBILIDADES DE FABRICACIÓN: las maquinas y herramientas que se disponen para trabaja el material, así como la facilidad de trabajar
SU DISPONIBILIDAD: la abundancia del material, la proximidad del material donde se requiere.
SU PRECIO
SU IMPACTO SOBRE EL MEDIO AMBIENTE: si contamina, o es toxico o biodegradable.
http://www.edu.xunta.es/centros/iessantomefreixeiro/system/files/Ud4_propiedades_materiales_completo.pdf
1.3. Esfuerzo y deformación Unitaria
El hablar de esfuerzo es un tema muy amplio ya que al momento de aplicar un esfuerzo sobre algún cuerpo, produce un resultado o mejor dicho una deformación diferente dependiendo de la forma de cómo se aplique dicho esfuerzo, por lo que podríamos obtener una deformación axial, deformación biaxial, deformación triaxial, por flexión, o torsión.
Deformación Axial
Deformación Biaxial
Deformación Triaxial
Deformación por flexión
Deformación por torsión
Cuando una fuerza P actúa a lo largo de una barra su efecto sobre la misma depende no solo del material sino de la sección transversal que tenga la barra, de tal manera que a mayor sección mayor será la resistencia de la misma.
Se define entonces el esfuerzo axial o normal como la relación entre la fuerza aplicada y el área de la sección sobre la cual actúa. O en otros términos como la carga que actúa por unidad de área del material.
De esto concluimos que siempre que apliquemos esfuerzos que actúen en dirección perpendicular a la superficie de corte se llamaran Esfuerzos normales
Ejemplo:
Suponiendo que tenemos una barra de acero la cual se le aplica una fuerza que provoca que tenga un esfuerzo a tensión, calcular cual es el valor del esfuerzo.
Los datos son: P = 6 k (kips) y el diámetro de la barras es: D = 2 pulg.
σ = P/A = P/¶( (D)2/4) = 6 K / 3.1416 ((2”)2/4))
= 6K / 3.1416 (4/4) = 6K / 3.1416 = 1.91 K/pulg.2
1 Kips = 1000 Libras = 1.91K/pulg2 x 1,000. Libras 
 = 1910 lb/pulg.2
Para este estudio que estamos realizando existen ciertas limitaciones y entre ellas las mas importante es que la formula σ = P/A es válida si el esfuerzo esta uniformemente distribuido sobre la sección de la barra, y para que esto suceda se requiere que la barra sea o tenga una forma prismática regular, es decir que las cargas actúen atravesando los centroides de las secciones transversales y que el material sea homogéneo.
Cuáles son las unidades que se requiere para establecer el esfuerzo que se ejerce sobre los elementos de estudio, en el sistema internacional son N/m2 y en el sistema ingles son: lb/pulg2 
¿ que es la deformación unitaria normal?
Es la deformación resultante de aplicar esfuerzos normales y que se representa ϵ= ᵟ/L = épsilon = delta/longitud inicial
Hasta este punto solo hemos abordado el concepto del esfuerzo cuando los elementos tienen una sección uniforme logrando así que pasen las fuerzas por el centroide, pero cuando analizamos los elementos que tenemos a nuestro alrededor nos damos cuenta que también hay elementos que transmiten dichos esfuerzos a través de articulaciones, tal es el caso de un robot, o de elementos estructurales que funcionan a través de pernos.
Tomando esto en consideración, podemos decir que el esfuerzo que se efectúan en estos elementos nos es diferente en comparación con los ejemplos antes mencionados.
Ejemplo: Que pasa cuando tenemos una barra de acero de forma rectangular o cuadrada, y en los extremos la sección sufre un pequeño cambio con la finalidad de adoptar una forma de articulación con se muestra en la imagen.
Para este caso se trabaja de la misma manera que los anteriores Solo que en este caso se dice que ahora los esfuerzos son llamados concentraciones de esfuerzos.
1.4. Limite elástico, límite de proporcionalidad, esfuerzo de fluencia, rigidez, resistencia de ruptura.
Limite Elástico
El mayor esfuerzo que se puede aplicar a un material sin causar una deformación permanente. En el caso de los metales y otros materiales que tienen una sección en linealsignificativa en el diagrama esfuerzo/deformación, el límite elástico es aproximadamente igual al límite proporcional. En aquellos materiales que no muestran un límite proporcional significativo, el límite elástico es una aproximación arbitraria (límite elástico aparente).
Limite de proporcionalidad
El punto de la curva de esfuerzo-deformación unitaria donde se desvía de una línea recta se llama límite de proporcionalidad. Esto es por debajo del valor de esfuerzo u otros mayores el esfuerzo ya no es proporcional se le aplica la ley de Hooke el esfuerzo es proporcional a la deformación unitaria en el diseño mecánico es poco común usar los materiales arriba del límite de proporcionalidad.
Esfuerzo de Fluencia
Indicación del esfuerzo máximo que se puede desarrollar en un material sin causar una deformación plástica. Es el esfuerzo en el que un material exhibe una deformación permanente específica y es una aproximación práctica de límite elástico. El límite elástico convencional está determinado a partir de un diagrama esfuerzo-deformación. Es el esfuerzo que corresponde a la intersección de la curva de esfuerzo-deformación con una línea paralela a su sección recta, con un corrimiento específico. El desplazamiento de los metales suele especificarse como un 0,2%; es decir, la intersección de la línea de desplazamiento y el eje de esfuerzo 0 está en la deformación 0,2%. Normalmente, la deformación de los plásticos es el 2%.
Rigidez
En ingeniería, la rigidez es la capacidad de un elemento estructural para soportar esfuerzos sin adquirir grandes deformaciones y/o desplazamientos.
Los coeficientes de rigidez son magnitudes físicas que cuantifican la rigidez de un elemento resistente bajo diversas configuraciones de carga. Normalmente las rigideces se calculan como la razón entre una fuerza aplicada y el desplazamiento obtenido por la aplicación de esa fuerza.
Resistencia a la ruptura
Carga de tracción o fuerza necesaria para romper textiles (p. ej., fibras o hilos) o cuero. Es similar a la carga de ruptura en un ensayo de tracción. Por lo general, la resistencia a la ruptura se indica en libras o libras/pulgadas del ancho de las probetas tipo lámina.
OA Ley de Hooke
OB Sector Elástico
_p Límite de proporcionalidad
_e Límite de elasticidad
CD Fluencia del material
_C = _f Tensión de Fluencia
_R Tensión máxima
_F Tensión de Rotura
1.5. Material dúctil, frágil, elástico, plástico, elasto-plástico.
Hasta el momento hoy hemos visto características de los materiales, que tipo de propiedades tienen, pero en realidad como podemos definir un material es dúctil, frágil, elástico, plástico, o elasto-plástico.
¿Qué es un material dúctil?
Para que nos sirve o como es, entonces primero tenemos que entender a que se refiere la palabra ductilidad
¿Qué es un material frágil?
¿Qué es un material Elástico?
¿Qué es un material plástico?
1
¿Qué es un material ductil?
2
Ductilidad
Es una propiedad que presentan algunos materiales (aleaciones metalicas) o materiales asfalticos.
3
Bajo una fuerza
4
Se deforman sin romperse
5
¿Qué materiales o resultados obtenemos?.
¿Qué materiales se encuentran aqui?.
Acero, Cobre, Oro, Plata, etc.
Alambres, hilos, laminas, etc.
1
¿Qué significa la palabra frágil?
Es una caracteristica que tienen algunos materiales de fracturarse con escasa deformación.
2
¿Qué materiales se clasifican con esta propiedad?
Vidrios, Materiales ceramicos,
1
¿Cual caracteristica tiene este material?
Capacidad de recobrar su forma al dejar de aplicar un esfuerzo.
2
Ley de hooke
El alargamiento unitario que experimenta un material elastico es directamente proporcional a la fuerza.
3
Ejemplos de materiales elasticos
Hule, Acero, Cobre, Madera, etc.
ϵ =ᵟ/L
1
¿Qué es la plasticidad?
Propiedad mecanica de algunos materiales
2
Que caractersiticas surgen.
Deformacion irreversible y permanente
3
Ejemplos de materiales plasticos
Plasticilina, Resortes, Plasticos, Acero, Madera, Etc.
Reacomodo de su estructura
El esfuerzo supera su limite elastico
PROPIEDADES DE LOS MATERIALES
SENSORIALES
COLOR
FISICO - QUIMICAS
TRANSPARENCÍA
MECÁNICAS
TECNOLÓGICAS
ECOLÓGICAS
TEXTURA
BRILLO
OXIDACIÓN
CONDUCTIVILIDAD ELECTRICA
CONDUCTIBILIDAD TERMICA
DUREZA
ELASTICIDAD PLASTICIDAD
TENACIDAD
RESISTENCIA MECANICA
FUSIBILIDAD 
DUCTIBILIDAD
MALEABILIDAD
TOXICIDAD
RECICLABILIDAD
BIODEGRABILIDAD