Resistencia a la tracción

Conocimiento de la resistencia del material., particularmente metales, Es bastante imperativo en la mayoría de las disciplinas de ingeniería.. Entre todas las medidas, resistencia a la tracción (UTS) se hace referencia con mayor frecuencia. El concepto es absolutamente esencial a la hora de evaluar el rendimiento del material.. UTS significa la capacidad de un material para resistir fuerzas de tracción sin triturarse.. Se vuelve aplicable en casi todos los productos y accesorios como cables., cuerdas, y marcos metálicos. Este artículo trata sobre la máxima resistencia a la tracción. (UTS).

Definición de resistencia máxima a la tracción

UTS es una fuerza utilizada para estirar materiales.. Da como resultado un aumento en el tamaño a lo largo del eje de carga.. La tensión de tracción se expresa como la fuerza que actúa en proporción al área de la sección transversal del material..

𝐹: F aplicada a una varilla elástica dividida por el área de la sección transversal

𝐴: Una fuerza igual A de la varilla que está en su dirección perpendicular..

Los materiales dúctiles generalmente pueden soportar cargas mientras, por otro lado, Los materiales frágiles pueden fallar mucho antes de su capacidad..

Cuando se aplica una fuerza de tracción, Se pueden evaluar varias propiedades de tracción.:

• Módulo elástico: La relación entre el cambio de tensión y el cambio correspondiente de deformación.. También se le conoce como módulo de elasticidad.. EM es una medida de la tensión de deformación durante la deformación elástica típicamente, medido a partir del gráfico tensión-deformación.
• Tensión de tracción máxima (UTS): El nivel máximo de tensión al que se puede probar cualquier material específico en el punto requerido.. Normalmente se mide cuando se realiza una prueba de tensión.. De este modo, lo máximo que se puede estirar un material es hasta el punto de la UTS conocida; entonces se puede formar una grieta.
• Módulo de resiliencia: La relación se expresó como tensión de tracción sobre dos veces el módulo de Young del material..
• Estrés por fractura: Estrés de fractura, denotado como 'σₓ', es la tensión máxima en el punto de grieta justo antes de que ocurra la falla. Por regla general, se calcula como tensión = tensión aplicada/área de la sección transversal del material. Generalmente, FS se mide en psi libra o toneladas por pulgada cuadrada.

UTS determina la tensión máxima obtenida en un ensayo de tracción durante la rotura. Define cómo o de qué manera un material particular responde a diversas aplicaciones.. Además, La UTS es una propiedad fundamental para determinar el comportamiento del material realizado bajo carga..

UTS en un diagrama tensión-deformación

Una curva tensión-deformación se puede dividir en cuatro regiones principales:

Límite proporcional

El límite proporcional es una región donde el material se comporta como un resorte.. La deformación que se produce aquí es recuperable.. El área sombreada en la figura anterior se conoce como región de Hooke según la ley de Hooke, que define la correlación entre tensión y deformación..

Límite de rendimiento

Cuando el material alcanza el límite proporcional., entonces se encuentra en la zona límite de rendimiento. Aquí, se produce una deformación permanente. En cualquier caso, la fuerza de tracción se descarga o se invierte; el material no volverá a su tamaño original.

Región de endurecimiento por deformación

Una tensión de tracción más alta lleva aún más el material a la región de endurecimiento por deformación del curva tensión-deformación. La sección particular es notable porque cambia la naturaleza de los cristales del material.. La tensión deseada es suficiente para cambiar la microestructura del material.. También, hace que el material sea más resistente.

Región de cuello

a microescala, el material está en su punto más fuerte antes de llegar a la fase de estrechamiento. Sin embargo, una vez que comienza el beso, comienza a debilitarse. El estrechamiento se caracteriza por una disminución local en la sección transversal.. Más tarde en el beso, el material se acerca a la descomposición. En esta etapa, Ofrece menos estrés con más tensión.. La tensión se define como fuerza por unidad de área y por lo tanto, debido a los límites del área de sección del hueso, la tensión es alta. El material se degrada hasta que la grieta se propaga a través de la sección transversal del elemento considerado., y el elemento se vuelve inútil.

Región UTS en la curva

El inicio de la región de estrechamiento desde la región de endurecimiento por deformación define la UTS para el material.. Pero esto se aplica sólo cuando el material ha alcanzado su máximo endurecimiento por deformación.. También, puede soportar la carga segura más alta.

¿Cómo se puede determinar la resistencia máxima a la tracción??

El UTS se determina a partir de pruebas realizadas en laboratorios de pruebas de materiales., equipado con sofisticados equipos de prueba. Generalmente, La tensión se aplica a una muestra de varias maneras y en varios niveles..

Método de prueba

Antes de medir TS, el ingeniero coloca de forma segura el material en una máquina de prueba de tracción. Generalmente, Estas máquinas sostienen la muestra en dos o más puntos de contacto.. Luego aplica una fuerza constante sobre la muestra para tirar de ella a un ritmo más lento que la fuerza de impacto utilizada antes..

Los ingenieros que supervisan la prueba también observan y documentan varios aspectos del comportamiento del material en una curva tensión-deformación hasta que la muestra falla o se deforma plásticamente.. Estas pruebas tienen múltiples propósitos., incluido:

• Serie de elección de los materiales correctos que se emplearán en el desarrollo del producto..
• Previsión del comportamiento de los materiales en usos prácticos..
• Seguimiento del nivel de cumplimiento de los requisitos y características de calidad identificados y acordados..

Probando nuevos productos

Mientras se realizan estas pruebas, Los ingenieros buscan información específica sobre las propiedades del material., incluido:

• Carga máxima: La carga máxima que el material puede soportar en proporción o sin resquebrajarse..
• Ductilidad: El grado en que la muestra puede deformarse antes de fallar en pequeños fragmentos individuales..
• Doblar: La capacidad de un material para doblarse sin fracturarse en un lado., el otro lado, o ambos.
• Alargamiento %: La característica por la cual, El material que proporciona una alta elasticidad se vuelve flexible cuando se presiona..

Los datos recopilados durante las pruebas ayudan a los fabricantes a decidir qué material deben utilizar en sus procesos.. La resistencia a la tracción se mide de tres formas clave:

• Fuerza de producción: Medida de la cantidad máxima de tensión que puede soportar un material antes de deformarse irreversiblemente. El aumento en el límite elástico indica la tensión a la que no puede recuperar su forma original..
• Fuerza máxima: Definido como el peso máximo por unidad de volumen., un material podría soportar en estado tenso. Como se indicó anteriormente, La UTS se puede definir como la carga que un objeto puede manejar en un momento dado cuando se divide por el área de la configuración correspondiente de un objeto..
• Fuerza de ruptura: Licenciatura, Es la última etapa en la que el material puede soportar tensiones sin romperse..

Por qué es importante comprender la resistencia a la tracción?

Comprender la resistencia a la tracción de un material es crucial para la seguridad de la aplicación.. Pueden producirse fallos al seleccionar materiales con baja resistencia a la tracción.. En la etapa de diseño, Los ingenieros prestan mucha atención al límite elástico.. El límite elástico se define como el límite de tensión en el que se produce la deformación satisfactoria y permanente de las piezas.. En cuanto a la resistencia máxima a la tracción, es la resistencia de un material hasta la cual el material puede fallar. Por ejemplo, donde la carga de nieve es pesada, el techo seguramente se doblará. Ir más allá de la resistencia a la tracción conlleva la probabilidad de que las estructuras se derriben..

Resistencia a la tracción vs.. Fuerza de producción

La resistencia a la tracción y el límite elástico son dos parámetros en el ámbito de la ingeniería.. Los ingenieros suelen emplear el límite elástico en el diseño de productos.. Por eso, para reducir el riesgo, la carga debe estar por debajo de este límite. La carga máxima que siempre se aplica sobre un material nunca debe exceder su límite elástico..

Se debe identificar la cantidad de sección transversal necesaria.. Se encontró que las propiedades del material y la geometría de los miembros determinan la carga máxima que se puede aplicar.. Para optimizar la solución, Se incluye un factor de seguridad para amplificar la seguridad estructural.. Este factor normalmente varía entre 1.5 y 2. El segundo valor se obtiene multiplicando la carga máxima por este factor.. Esto tiene en cuenta cargas inesperadas y posibles defectos de material..

Diseñar para la máxima resistencia a la tracción significa posible deformación.. El material podría perder características que definen su idoneidad para el uso.. Ciertas herramientas están endurecidas por deformación, como cuchillos y llaves inglesas.. Este proceso mejora su resistencia hasta valores cercanos a la resistencia a la tracción máxima antes de fallar..

Resistencia máxima a la tracción y densidades de diversos materiales

La siguiente tabla muestra varios materiales y sus resistencias máximas a la tracción junto con sus densidades. La siguiente información es imperativa para establecer qué materiales deben usarse en ingeniería..

Conclusión

UTS es bastante fundamental en ingeniería.. Ayuda a elegir materiales para varios usos.. El conocimiento de la UTS ayuda en las garantías de seguridad y rendimiento.. Los metales suelen tener altos valores de resistencia a la tracción.. Sin embargo, Los componentes no metálicos como las fibras de carbono los superan significativamente.. Esto demuestra que la elección del material es crucial.. Ya sea construcción o uso de cualquier otro artículo., es muy esencial saber UTS. Finalmente, Sólo tener un conocimiento adecuado de UTS hace que el artículo sea confiable y duradero cuando se usa.. Contáctenos para más información.