Módulo de Young en materiales cerámicos y polímericos

Razonar si el módulo de Young de un material cerámico es, en general, mayor o menor que el de un material polimérico (Selectividad Andalucía 2016).

Un material cerámico es en general frágil, mientras que uno polimérico (plástico) es más dúctil. Por tanto sus diagramas de tracción podrían ser los siguientes:

Las tensiones aplicadas sobre un elemento resistente son directamente proporcionales a las deformaciones producidas, dentro del comportamiento elástico de los materiales.

Si se aplica en el diagrama σ-ε, se obtiene:

En esta representación, el valor de tan α se conoce como módulo elástico o módulo de Young (E), que representa la pendiente de la curva tensión-deformación en la región elástica.

Como se observa en la gráfica anterior la pendiente en un material dúctil (polimérico) es menor que en un material frágil (cerámico) por tanto el módulo de Young en un material cerámico será mayor que en uno polimérico.

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Diagrama de tracción material dúctil vs material frágil

Dibujar un diagrama de tracción característico de un material dúctil y de otro frágil, indicando las diferencias (Selectividad Andalucía 2016).

  • En un material frágil apenas existe deformación ya que el material rompe nada más superar el límite elástico; mientras que un material dúctil su deformación, una vez superado la zona elástica, es mucho mayor.
  • El módulo de Young de un material dúctil es menor que el de un material frágil ya que la pendiente es menor.

Ensayo de tracción: zonas que se pueden distinguir

Dibujar el diagrama esfuerzo/alargamiento unitario que se obtiene en un ensayo de tracción indicando las diferentes zonas que se pueden distinguir (Selectividad Andalucía Septiembre 2018).

Este ensayo mecánico consiste en someter a una probeta de forma y dimensiones normalizadas a un sistema de fuerzas exteriores (esfuerzo de tracción) en la dirección de su eje longitudinal hasta romperla.

Los resultados obtenidos en la realización de un ensayo de tracción se representan en una gráfica de tal manera que obtenemos una curva que relaciona las tensiones con las deformaciones relativas a la longitud inicial, llamadas alargamientos unitarios.

La representación gráfica de los valores obtenidos para abscisas (ε) y ordenadas (σ) se asemeja a la de la siguiente figura: Sigue leyendo

Alargamiento unitario, módulo de elasticidad y resistencia a la tracción

Defina el alargamiento unitario. Usando una gráfica de tensión-deformación, explique qué es el módulo de elasticidad longitudinal y la resistencia a la tracción de un material (Selectividad Andalucía Junio 2017).

Cuando se aplica a una varilla una fuerza de tracción, se provoca un alargamiento o elongación de esta en la dirección de la fuerza. Este desplazamiento se llama deformación o alargamiento unitario.

Definiremos tensión σ como el cociente entre la fuerza de tracción F y la sección transversal A0 de la varilla: Sigue leyendo

Fenómeno de fluencia

Explique en qué consiste el fenómeno de fluencia de un material (Selectividad Andalucía Junio 2018 # Andalucía 2017).

En algunos materiales, principalmente aceros, la gráfica del ensayo de tracción presenta una característica peculiar, que es la existencia de una zona localizada por encima del límite elástico, donde se produce un alargamiento muy rápido sin que varíe la tensión aplicada.

Este fenómeno se conoce como fluencia, ya que el material fluye sin causa aparente.

El punto donde comienza dicho fenómeno se llama límite de fluencia (F) y la tensión aplicada en dicho punto tensión de fluencia.

Límite elástico, resistencias a la tracción y a la roturas

En el diagrama tensión – deformación de un ensayo de tracción, se obtienen una serie de datos significativos:

  • Límite de proporcionalidad (σP): tensión a partir de la cual las deformaciones dejan de ser proporcionales a las tensiones.
  • Límite de elasticidad (σE): es la tensión a partir de la cual las deformaciones en la probeta dejan de ser reversibles.
  • Límite a la tracción (σR): es la máxima tensión que soporta la probeta durante el ensayo.
  • Límite a la rotura (σU): es la tensión soportada por la probeta en el momento de la rotura.