T1: Materiales y fabricación · Propiedades mecánicas — TECNOLOGIA E INGENIERIA II PEvAU Andaluc%2525252525C3%2525252525ADa 2024

Propiedades mecánicas

Problema

2024 · Extraordinaria · Reserva

Ejercicio 1

Se pretende estudiar el comportamiento de una barra de acero de $80 \text{ mm}$ de longitud y $10 \text{ mm}$ de diámetro y para ello se somete dicha barra a un ensayo de tracción aplicando una carga de $80000 \text{ N}$ que provoca un alargamiento elástico de $5 \text{ mm}$ .

a) Calcular la deformación unitaria.b) Calcular el módulo de elasticidad del acero de la barra.c) Describir en qué consiste y la finalidad del ensayo Charpy.

Ensayo de tracciónDeformación unitariaMódulo de elasticidad+1

a) Calcular la deformación unitaria.

Datos

L_0 = 80 \text{ mm}

\Delta L = 5 \text{ mm}

Fórmulas

\varepsilon = \dfrac{\Delta L}{L_0}

Sustitución

\varepsilon = \dfrac{5\text{ mm}}{80\text{ mm}}

Resultado

\varepsilon = 0{,}0625

b) Calcular el módulo de elasticidad del acero de la barra.

Datos

F = 80000 \text{ N}

d_0 = 10 \text{ mm} = 0{,}01 \text{ m}

\varepsilon = 0{,}0625 \quad\text{(del apartado a))}

Fórmulas

S_0 = \dfrac{\pi d_0^2}{4}

\sigma = \dfrac{F}{S_0}

E = \dfrac{\sigma}{\varepsilon}

Sustitución

S_0 = \dfrac{\pi (0{,}01\text{ m})^2}{4} = 7{,}854 \times 10^{-5} \text{ m}^2

\sigma = \dfrac{80000\text{ N}}{7{,}854 \times 10^{-5} \text{ m}^2} = 1{,}0186 \times 10^9 \text{ Pa}

E = \dfrac{1{,}0186 \times 10^9 \text{ Pa}}{0{,}0625}

Resultado

E = 1{,}6298 \times 10^{10} \text{ Pa} = 16{,}298 \text{ GPa}

c) Describir en qué consiste y la finalidad del ensayo Charpy.

El ensayo Charpy es un ensayo de impacto que mide la tenacidad de un material frente a la fractura. Se realiza utilizando un péndulo de Charpy que impacta una probeta estandarizada con una entalla. La probeta se coloca apoyada en sus extremos, con la entalla hacia el lado opuesto al impacto.El péndulo se eleva a una altura inicial ( $h_0$ ) y se deja caer, impactando la probeta. Tras romperla, el péndulo asciende a una altura final ( $h_f$ ) menor debido a la energía absorbida por el material durante la fractura. La diferencia de energía potencial entre la altura inicial y la final es la energía absorbida por la probeta.La finalidad de este ensayo es determinar la resistencia de un material a la propagación rápida de una grieta (su resiliencia) y evaluar su comportamiento frente a cargas dinámicas a diferentes temperaturas. Permite identificar la temperatura de transición dúctil-frágil, que es crítica para la selección de materiales en aplicaciones donde pueden ocurrir impactos o bajas temperaturas.