Análisis Mecánico de Materiales: Aluminio, Bronce, Acero Corrugado y Liso, Monografías, Ensayos de Ingeniería electrónica

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UNIVERSIDAD DE LA GUAJIRA

FACULTAD DE INGENIERÍA

INGENIERÍA MECÁNICA

ESTUDIANTES:

● Marxlein Juana de Arco Farfan Mamani

RIOHACHA, LA GUAJIRA

INTRODUCCIÓN

El estudio de las propiedades mecánicas de los materiales es crucial en la ingeniería y el diseño de proyectos. La selección del material adecuado puede influir significativamente en la seguridad, funcionalidad y eficiencia de una estructura o componente. Mediante ensayos de tracción, se determinan propiedades como la resistencia a la tracción, cedencia, elongación, módulo de elasticidad, resiliencia y tenacidad, que permiten evaluar el comportamiento de un material bajo cargas específicas. Este informe se enfoca en los resultados de cuatro materiales (aluminio, bronce, acero corrugado 4/8 y acero liso 3/4) y su idoneidad para diferentes aplicaciones. La ingeniería es fundamental en la vida cotidiana, ya que transforma ideas y necesidades en soluciones prácticas, desde la construcción de edificios y puentes hasta el diseño de productos tecnológicos. La correcta selección de materiales forma parte esencial de esta labor, ya que garantiza que las estructuras y dispositivos funcionen de manera segura, eficiente y duradera. Sin una evaluación detallada de las propiedades mecánicas de los materiales, sería imposible diseñar proyectos que cumplan con los requerimientos de resistencia, flexibilidad y seguridad.

MARCO TEORICO

En los ensayos de tracción, se evalúa el comportamiento de los materiales bajo la aplicación de una fuerza, permitiendo extraer parámetros clave como: ● Esfuerzo Máximo : Tensión máxima que el material puede soportar antes de fallar. Esta propiedad es crucial para seleccionar materiales en estructuras sometidas a altas cargas, como puentes o vigas. ● Resistencia a la Cedencia : Esfuerzo donde el material comienza a deformarse permanentemente. Es esencial en materiales utilizados en componentes que no deben deformarse plásticamente, como columnas estructurales o piezas mecánicas precisas. ● Módulo de Elasticidad : Relación entre esfuerzo y deformación en la fase elástica del material, indicando la rigidez del material. Materiales con altos módulos de elasticidad, como el acero, son necesarios para estructuras que requieren gran rigidez, como rascacielos y puentes. La ingeniería civil, mecánica y de materiales juega un rol esencial al seleccionar el material adecuado para diferentes proyectos. Un error en la elección del material puede derivar en fallos estructurales graves, mientras que una elección acertada garantiza que la estructura sea segura, duradera y eficiente.

**1. Realizar la gráfica esfuerzo vs deformación

2. Calcular los diferentes límites que encontramos en la gráfica (límite de proporcionalidad, esfuerzo de cedencia, límite de cedencia.**

● Esfuerzo Máximo ● Esfuerzo de rotura ● Calcular el límite elástico. ● Calcular resistencia a la cedencia ● Calcular el módulo de elasticidad ● Calcular % de elongación, deformación, % de reducción de área ● Calcular resiliencia ● Calcular tenacidad

13. De los cuatro materiales cuál es el más rígido y el menos rígido. Justificar Aluminio : La curva tiene una pendiente inicial muy pronunciada, lo que indica un material rígido. Bronce : Similar al aluminio, la pendiente inicial es bastante empinada, lo que sugiere que también es rígido. Corrugada 4/8 : La pendiente inicial es menos pronunciada que la del aluminio y el bronce, lo que sugiere menor rigidez en comparación. Lisa 3/4 : La pendiente inicial es la más suave de todas, lo que indica que este es el material menos rígido. Más rígido : Tanto aluminio como bronce presentan una alta rigidez debido a la pendiente empinada de sus curvas. Entre los dos, podrían considerarse similares en rigidez. Menos rígido : El material Lisa 3/4 tiene la pendiente inicial más baja, lo que lo convierte en el menos rígido de los cuatro.

14. Realizar un cuadro comparativo de las propiedades y el comportamiento de cada uno de los materiales ensayados y hacer un análisis de los mismos. MATERIAL DUCTILIDAD RIGIDEZ ESFUERZO MÁXIMO COMPORTAMIENTO Aluminio Moderada Alta Medio Se deforma moderadamente antes de fallar. Presenta una zona de esfuerzo constante y una caída suave. Bronce Moderada Alta Medio Comportamiento muy similar al aluminio: rigidez alta, deformación moderada y caída suave. Corrugada 4/8 Alta Moderada Alto Mayor capacidad de deformarse antes de la caída del esfuerzo. Menor rigidez comparado con aluminio y bronce. Lisa 3/4 Muy alta Baja Alto El material más dúctil, resiste una deformación prolongada antes de fallar, pero es el menos rígido

RESULTADOS:

Los ensayos mecánicos mostraron que el bronce tiene una resistencia moderada (289.46 MPa) y baja ductilidad, mientras que el aluminio presentó una resistencia similar (297.53 MPa) pero con mayor deformación. El acero liso 3/4 destacó por su alta resistencia (599.04 MPa) y gran ductilidad (13.46%), ideal para estructuras. El acero corrugado 4/8 fue el más resistente (810.61 MPa), lo que lo hace perfecto para refuerzos en concreto. Todos los materiales cumplen con sus aplicaciones estándar.

ANÁLISIS DE RESULTADOS:

● Bronce : Su resistencia moderada y su bajo módulo de elasticidad sugieren que puede ser adecuado para piezas que no requieran demasiada rigidez, como componentes decorativos o engranajes de baja carga. Sin embargo, su baja elongación podría limitar su uso en aplicaciones donde se requiera mayor capacidad de deformación. ● Aluminio : Este material es adecuado para estructuras que requieren ligereza y resistencia moderada, como componentes en la industria automotriz o en la construcción de aeronaves. Su alta relación entre resistencia y peso, junto con su buena ductilidad, lo hacen ideal para aplicaciones donde se busca ligereza sin comprometer demasiado la resistencia.

● Lisa 3/4 : Su alta resistencia y elongación lo hacen adecuado para aplicaciones estructurales como vigas o columnas en construcciones. Aunque su módulo de elasticidad es bajo comparado con otros aceros, sigue siendo suficientemente resistente para la mayoría de las aplicaciones estructurales. ● Corrugada 4/8 : Este material presenta una altísima resistencia a la tracción, lo que lo hace ideal para refuerzos de concreto en construcción. Su elevada tenacidad también lo convierte en una excelente opción para estructuras sometidas a cargas dinámicas, como edificios en zonas sísmicas o puentes.

BIBLIOGRAFÍA:

● Callister, W. D., & Rethwisch, D. G. (2018). Materials Science and Engineering: An Introduction. Wiley. ● ASTM International. (2023). Standard Test Methods for Tension Testing of Metallic Materials (ASTM E8/E8M). ● ISO 6892-1:2019. Metallic materials — Tensile testing — Part 1: Method of test at room temperature. ● Davis, J. R. (1999). Metals Handbook: Properties and Selection: Irons, Steels, and High-Performance Alloys. ASM International.