598969251-Hipotesis-Fundamentales-de-La-Mecanica-de-Materiales

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1. Hipótesis fundamentales de la mecánica de materiales.
La mecánica de los materiales es la rama de la mecánica, que estudia los efectos internos que experimentan los cuerpos bajo carga, considerando a los elementos estructurales como modelos idealizados sometidos a restricciones y cargas simplificadas. La mecánica de los materiales aunque menos rigurosa que la teoría de la elasticidad, desarrolla fórmulas de una manera lógica y razonada que la teoría de la elasticidad, que proporcionan soluciones satisfactorias a muchos de los problemas técnicos básicos.
En la mecánica de materiales el concepto de importancia primordial es el esfuerzo. La mecánica de materiales interviene de manera destacada en todas las ramas de la ingeniería. Sus métodos son necesarios para los diseñadores de todo tipo de estructuras y máquinas: en consecuencia, es una de las asignaturas fundamentales de un plan de estudios de ingeniería.
En la mecánica de materiales se estudian las deformaciones y desplazamiento de los mismos. En efecto de miden las deformaciones y desplazamientos, estas variaciones son tan pequeñas que se tienen que realizar con instrumentos especializados, estas deformaciones son tan pequeñas que no cambia la configuración geométrica del cuerpo y son prácticamente despreciables.
2. .Características y propiedades mecánicas de los materiales comunes en la construcción
Dentro de las principales características estudiadas en los materiales de la construcción tenemos
· Resistencia: Capacidad de los cuerpos para resistir las fuerzas aplicadas sin romperse.
· Tenacidad: Es la energía total que absorbe un material antes de alcanzar la rotura en condiciones de impacto.
· Resistencia a la fatiga: Fenómeno por el cual la rotura de los materiales bajo cargas dinámicas cíclicas se produce más fácilmente que con cargas estáticas.
· Ductilidad: Es una de las propiedades que presentan algunos materiales, como los materiales asfálticos, los cuales bajo la acción de una fuerza, pueden deformarse sosteniblemente sin romperse.
3. Liste y defina 10 materiales más comunes en Soldadura, indique sus principales propiedades.
· Soldables: Se trata de los aceros, cuyo contenido en carbono no excede del 0,25%.
· Medianamente soldables: el contenido en carbono varía entre 0,25% y 0,4%.
· Poco soldables: contienen carbono en porcentaje que va de 0,4% a 0,6%.
· No soldables: Se refiere a aquellos que cuentan con porcentajes de carbono superiores al 6%.
· Aceros al carbono
Aceros de medio contenido de carbón de baja Aleación: son muy fáciles de soldar. Deben precalentarse entre 175º y 350ºC. Se tienen que usar electrodos de contenido medio de carbón y bajo contenido de hidrógeno. Estos electrodos también tienen bajo contenido de hidrógeno.
Aceros de alto contenido de carbón: Estos acero tiene el contenido similar a los aceros de bajo carbono, con excepción del contenido de carbono 0,25 a 0,50% y manganeso 0,60 a 1,65%, deben ser recocidos antes de ser soldados. Después de soldar, se pueden tratar térmicamente a la dureza deseada. La penetración debe ser poco profunda para que el metal base no se mezcle con el metal del electrodo. El contenido de carbón de la suelda debe ser mantenido al mínimo.
· Aceros de bajo cromo-níquel: Con esta aleación su composición se determina de la siguiente manera: con carbono 0.14-0.34%, manganeso 0.40-0.90%, silicio 0.20-0.35%, níquel 1.10-3.75% y cromo 0.55-0.75%. Las secciones delgadas de estos aceros de bajo carbono se pueden soldar sin precalentamiento. Un precalentamiento de 100-1500C es necesario para el carbono de 0,20%, y para el contenido de carbono superior un precalentamiento de hasta 3200º C debe ser utilizado. Su soldadura debe ser recocida para el alivio de tensiones.
· Aceros de bajo Manganeso: En estos aceros incluyen la composición de carbono 0.18-0.48%, manganeso 1.60-1.90% y silicio 0.20-0.35%. No requieren ser precalentados en el rango bajo de carbono y manganeso. En este sentido se recomienda precalentar entre 120-1500º C cuando el carbono se aproxima al rango de 0,25%, y obligatorio en la gama más alta de manganeso. En lo que respecta a las secciones gruesas se deben precalentar y se recomienda un tratamiento de alivio de tensiones es recomendable.
· Aceros de bajo cromo: Este acero se conforma con carbono 0,12-1,10%, manganeso 0,30-1,00%, cromo 0,20-1,60%, y silicio 0.20-0.30%. Cuando el carbono se encuentra bajo, estos aceros se pueden soldar sin precauciones especiales. En tanto, en cuanto va a aumentando el carbono y a medida que aumenta el cromo, se obtiene una gran dureza, por lo tanto se requiere un precalentamiento de 4000º C, sobre todo en espesores gruesos.
· HIERRO FUNDIDO O COLADO: Este metal es difícil de soldar, pero no imposible, pero hacerlo requiere de experiencia, ya que trabajar con él no es fácil.  Por lo tanto, lo recomendamos si tienes experiencia en la soldadura.
· Aluminio Un metal difícil de soldar en comparación al acero, pero si obtienes experiencia y una técnica adecuada en aleaciones de aluminio, no te encontrarás muchos problemas. Destacamos que soldar este metal es incluso difícil para aquellos que poseen experiencia en aceros por lo tanto no lo recomendamos para principiantes.
· Cobre: El cobre es un metal de diversas ventajas tales como bajo costo, liviano, maleable, seguro, fácil de unir, resistente a la corrosión y posee amplia utilización en instalaciones de agua, calefacción y refrigeración de edificios residenciales y comerciales.
La soldadura de cobre es una herramienta común en la plomería y electrónica, tanto para soldar tuberías como para alear circuitos en el segundo caso
· Los elementos aleantes de estos materiales son: cromo, carbono, níquel, manganeso, silicio, aluminio, molibdeno, volframio, titanio, niobio, nitrógeno y cobre. El estudio de la influencia de los más importantes es el siguiente: el cromo forma una película superficial de óxido de cromo que protege al acero de la oxidación, con un contenido mínimo de 12 % se adquiera el carácter de inoxidable, en estas concentraciones se obtienen las fases de ferrita y austenita (a+¡); el carbono, níquel y el manganeso favorecen la formación de la fase austenítica; mientras que el silicio, molibdeno, titanio y niobio son alfágenos y los dos últimos evitan la corrosión intergranular.
· cromo-níquel.
Las propiedades en los aceros inoxidables austeníticos al cromo-níquel son: La temperatura de fusión es menor que la de los aceros al carbono, por esto es necesario aplicarles menor cantidad de calor.
El coeficiente de dilatación lineal es 50 % mayor que el de los aceros al carbono y esto ocasiona que las deformaciones sean mayores. La conductibilidad es 40-50 % menor que la de los aceros al carbono, es decir retienen el calor más tiempo. El efecto de la concentración del calor conjuntamente con el coeficiente de dilatación más grande con respecto los aceros al carbono conlleva a deformaciones y tensiones residuales apreciables en la unión soldada. La resistencia eléctrica de los aceros inoxidables austeníticos es aproximadamente seis veces mayor que la de los aceros al carbono, esto es la causa de por qué la intensidad de la corriente de soldadura empleada en estos aceros es menor que en el caso de los aceros al carbono cuando se sueldan por los procesos de soldadura por resistencia eléctrica.
· EL TITANIO Y SUS ALEACIONES: Las aleaciones de Ti destacan entre las aleaciones metálicas estructurales por su baja densidad (4,42-4,76 g cm-3, ~45% inferior que la de los aceros), alta resistencia específica (226-282 kN m kg-1) y excepcionalmente alta resistencia frente a la corrosión en la mayoría de los medios acuosos neutros y ácidos. Además son aptas para aplicaciones hasta una temperatura máxima de servicio de 600ºC.
Los elementos aleantes en aleaciones de Ti se clasifican en α-estabilizadores (Al, O, N, C), β-isomorfos (V, Mo, Nb, Ta), β-eutectoides (Fe, Mn, Cr, Ni, Cu, Si, H) y neutros (Zr, Sn) en función de su efecto sobre los rangos de estabilidad de las fases α y β. Asimismo, en funciónde las fases presentes, las aleaciones se clasifican en α, α+β y β, con una utilización aproximada en el mercado del 26, 70 y 4% respectivamente. La aleación Ti-6Al-4V, siendo la más común de las aleaciones α+β, ocupa un 56% del mercado total del Ti debido a un equilibrio excepcional entre resistencia mecánica, ductilidad, resistencia a fatiga y tenacidad de fractura y que se mantiene hasta 300ºC.
4. Qué es la caracterización de Materiales: es el procedimiento mediante el cual se estudian las propiedades morfológicas y funcionales de determinadas sustancias. El objetivo es conocer información importante sobre los compuestos como por ejemplo su grado de resistencia y fiabilidad o sus posibles aplicaciones,
El análisis de los materiales facilita la caracterización de las propiedades física, químicas y mecánicas de las muestras.
5. Liste y describa brevemente con sus palabras los diferentes ensayos habituales en materiales
Se clasifican en ensayos destructivos y no destructivos, microscópicos y macroscópicos
No destructivos podemos catalogar los ensayos en los cuales no se altera la estructura física ni atómica de la muestra.
Los ensayos destructivos implican aplicar fuerzas mecánicas de distinto tipo y que alteran la estructura inicial de las muestras.
Los principales ensayos ensayos físicos en materiales tenemos
1.Espectroscopía
Utiliza la interacción entre la radiación electromagnética y la materia para definir la estructura y la concentración de los componentes químicos de una muestra. Para ello se mide la absorción, la emisión o la dispersión de energía en determinados rangos del espectro electromagnético. Entre sus variantes se incluyen la espectrometría infrarroja, ultravioleta, de láser, de absorción atómica, de rayos X y de resonancia magnética nuclear.
2. Fractografía
Esta técnica se basa en el estudio de la mecánica de las fracturas. Se realiza examinando con detalle las superficies de rotura de los materiales, practicando un análisis tensional de las grietas y demás desperfectos existentes que ayuda a definir las causas y la naturaleza de los mecanismos causantes de los daños.
3. Microscopía
Los análisis microscópicos posibilitan la obtención de registros gráficos de las estructuras más pequeñas de los materiales mediante microscopios tecnológicamente avanzados. La microscopía óptica, la microscopía electrónica, la microscopía de efecto de túnel o la microscopía de fuerzas atómicas son algunos de los sistemas más habituales. Si buscas más información sobre esta técnica puedes acceder a nuestro artículo sobre técnicas microscópicas de caracterización de materiales.
4. Cromatografía
Consiste en la separación física de los componentes de una mezcla. Para ello, se aprovechan las diferencias existentes en las constantes de distribución de los elementos entre una fase estacionaria y otra móvil. Entre los distintos tipos destacan la cromatografía de gases y la cromatografía de líquidos de alta resolución.
5. Ensayos mecánicos
Esta técnica de caracterización de materiales engloba experimentos de resiliencia, dureza, fatiga, torsión, tracción, compresión y flexión. Se trata de pruebas en las que se aplican fuerzas mecánicas de distinto tipo para comprobar las propiedades de durabilidad y resistencia de las sustancias.
6. Análisis térmicos
En este apartado se incluyen los procedimientos que miden la evolución de los materiales cuando se someten a cambios de temperatura, pero también las disparidades térmicas entre los propios componentes. Algunos de los métodos empleados son el análisis térmico diferencial, la calorimetría diferencial de barrido, el análisis termogravimétrico, el análisis termomecánico o la termografía infrarroja.
7. Ensayos de corrosión
Son pruebas en las que se simulan condiciones ambientales de humedad o contaminación extremas para comprobar su efecto sobre los materiales. Los ensayos de corrosión se pueden llevar a cabo con niebla salina, atmósfera urbana, atmósfera húmeda o corrosión electroquímica.
6. Esfuerzo normal y deformación lineal