Constantes Elástoplásticas de Diferentes Materiales

Anexo:Constantes elstoplsticas de diferentesmaterialesDe Wikipedia, la enciclopedia libre(Redirigido desde Anexo:Constantes elsticas de diferentes materiales)

Este artculo contiene los valores de diversas constantes elsticas para diversos materiales.

ndice

1 Rgimen elstico1.1 Mdulo de elasticidad longitudinal1.2 Mdulo de elasticidad transversal1.3 Coeficiente de Poisson

2 Rgimen plstico2.1 Lmite elstico y tensin de rotura2.2 Endurecimiento por deformacin2.3 Energa de impacto (ensayo Charpy)

3 Referencia3.1 Bibliografa

Rgimen elstico

Mdulo de elasticidad longitudinal

El mdulo de elasticidad longitudinal o mdulo de Young relaciona la tensin segn una direccin con lasdeformaciones unitarias que se producen en la misma direccin.

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Material E1 2 3 [ MPa ] E [ kp/cm ]

Goma 7 85

Cartlago (humano) 24 240

Tendn (humano) 600 6000

Polietileno, Nylon 1400 14000

Madera (laminada) 7000 70 000

Madera (segn la fibra) 14 000 140 000

Hueso (fresco) 21000 210 000

Hormign / Concreto 27 000 270 000

Aleaciones de Mg 42 000 420 000

Granito 50 000 500 000

Vidrio 70 000 700 000

Aleaciones de Al 70 000 700 000

Latn 110 000 1 100 000

Bronce 120 000 1 200 000

Cobre 110 000 1 100 000

Hierro colado < 175 000 < 1 750 000

Hierro forjado 190 000 < 1 900 000

Acero 210 000 2 100 000

Magnesio 45 000 450 000

Titanio 107 000 1 070 000

Nquel 22 000 220 000

Monel 179 000 1 790 000

Plomo 18 000 180 000

Zafiro 420 000 4 200 000

Diamante sintetizado 491 000 4 910 000

Grafeno 1 000 000 10 000 000

Mdulo de elasticidad transversal

El mdulo de elasticidad transversal, mdulo de cortante o mdulo de cizalla, para la mayora de losmateriales, en concreto los materiales istropos guarda una relacin fija con el mdulo de elasticidadlongitudinal y el coeficiente de Poisson:


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Material G4 [ MPa ]

Granito 20 000

Aluminio 26 300

Latn 39 200

Fundicin gris (4,5% C) 41 000

Bronce 41 000

Cobre 42 500

Hierro colado < 65 000

Hierro forjado 73 000

Acero 81 000

Coeficiente de Poisson

El coeficiente de Poisson corresponde a la razn entre la elongacin longitudinal y a la deformacintransversal en un ensayo de traccin. Alternativamente el coeficiente de Poisson puede calcularse a partir delos mdulos de elasticidad longitudinal y transversal:

Cermicos y vidrios5

material coeficientede Poisson

Al2O3 0,26

BeO 0,26

CeO2 0,27-0,31

2MgO2Al2O35SiO2 0,31

3Al2O32SiO2 0,25

SiC 0,19

Si2N4 0,24

TaC 0,24

TiC 0,19

TiO2 0,28

ZrO2 0,23-0,32

Vitrocermica 0,24

Vidrio de borosilicato 0,20

Vidrio de cordierita 0,26


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Materiales varios

material coeficientede Poisson

goma ~ 0.50

plomo 0.44

arcilla saturada 0.40-0.50

magnesio 0.35

titanio 0.34

cobre 0.34

aluminio aleado 0.33

arcilla 0.30-0.45

bronce 0.31

Nquel 0.30

acero inoxidable 0.30-0.31

acero 0.27-0.30

hierro colado 0.21-0.26

arena 0.20-0.45

hormign 0.20

vidrio 0.18-0.3

caucho ~ 0.5

materiales augticos < 0

Metales6

Material R [ MPa ] R [ kp/cm ]

Acero de alta resistencia 1550 15500

Acero dulce comercial 400-500 4000-5000

Hierro colado 100-300 1000-3000

Fundicin maleable 140-300 1400-3000

Aluminio 70 700

Aluminio aleado 140-600 1400-6000

Cobre 140 1400

Bronce 100-600 1000-6000

Aleaciones de Mg 200-300 2000-3000

Aleaciones de Ti 700-1400 7000-14000

Rgimen plstico

Lmite elstico y tensin de rotura

La tensin de rotura no es estrictamente una constante elstica, ya quepor ejemplo para materiales dctiles como los metales la rotura seproduce en el rgimen plstico. Los siguientes valores corresponden alos lmites de rotura en traccin:


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No-metales7

Material R [ MPa ] R [ kp/cm ]

Tejido muscular 0,1 1

Pared de estmago 0,4 4

Pared arterial 1,7 20

Cartlago 3,0 30

Cemento, Concreto 3 30

Piel (fresca) 10,3 105

Cuero 41,1 420

Tendn 82,0 825

Madera (segn la fibra) 103 1050

Hueso 1100 1200

Vidrio 35-175 350-1200

Algunos datos adicionales para otras aleaciones son:

Aleaciones8

MaterialLmite elstico0,2% [ MPa ]

Lmite de roturaR [ MPa ]

Alargamientode rotura [ % ]

Acero al carbono 1040 600 750 17

Acero de baja aleacin 8630 680 800 22

Acero inoxidable 304 205 515 40

Acero inoxidable 410 700 800 22

Acero de herramientas L2 1380 1550 12

Superaleacin frrea (410) 700 800 22

Funcin dctil (temple) 580 750 9,4

Fundicin dctil, 60-40-18 329 461 15

Aluminio 3003-H14 145 150 8-16

Aluminio 2048 416 457 8

Magnesio AZ318 220 290 15

Titanio Ti-5A1-2.5Sn 827 862 15

Titanio Ti-6-A1-4V 825 895 10

Bronce de aluminio 320 652 34

Monel 283 579 39,5

Endurecimiento por deformacin

La mayora de metales que presentan plasticidad no presentan plasticidad con endurecimiento. En muchosde ellos este endurecimiento puede representarse mediante la ecuacin de Ludwik:


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donde:

es la tensin del material en un punto que ha plastificado. es la tensin del lmite elstico.

es el exponente de endurecimiento por deformacin. es una constante.

Esta ecuacin slo es vlida para el rango comprendido entre el lmite elstico y el inicio de la estriccin. Enestos casos el exponente los valores calculados para algunos materiales vienen dados por:

Aleaciones9 10

Material n K [MPa]

Acero al carbono (recocido) 0,21 600

Acero de baja aleacin 4340(recocido) 0,12 2650

Acero inoxidable (304)(recocido) 0,44 1400

Cobre (recocido) 0,44 530

Latn naval (recocido) 0,21 585

Latn 70Cu-30Zn (recocido) 0,54 315

Aluminio 2024(tratada trmincamente) 0,17 780

Magnesio AZ31B(recocido) 0,16 450

Energa de impacto (ensayo Charpy)

La energa de impacto es una medida que mide cuanta energa es necesario aplicar a una probeta de un ciertomaterial para deformarla hasta alcanzar la rotura. La energa de impacto no es un fenmeno puramenteplstico ya que involucra deformacin elstica, deformacin plstica y rotura. Los datos obtenidos en elensayo de Izod vienen dados por:11


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Aleaciones Energa deimpacto [ J ]

Acero al carbono 1040 180

Acero de baja aleacin 8630 55

Acerlo inoxidable 410 34

Acero de herramientas L2 26

Superaleacin frrea 34

Funcin dctil 9

Aluminio 2048 10,3

Magnesio AZ31B 4,3

Magnesio AM100A 0,8

Titanio Ti-5A1-2.5Sn 23

Bronce de aluminio, 9% 48

Monel 400 298

Aleacin de soldadura (Pb) 21,6

Nb-1Zr (metal refractario) 174

Polmeros Energa deimpacto [ J ]

Polietileno (alta densidad) 1,4-16

Polietileno (baja densidad) 22

Policloruro de vinilo 1,4

Polipropileno 1,4-15

Poliestireno 0,4

Polisteres 1,4

Acrlicos 0,7

Poliamidas (nylon 66) 1,4

Celulsicos 3-11

ABS 1,4-14

Policarbonatos 19

Acetales 3

Politetrafluoretileno 5

Fenolformaldehdos 0,4

Urea-melamina 0,4

Epoxy 1,1

Referencia

J.E. Gordon, Estructuras, p. 49, 2004.1. Ortiz Berrocal, Elasticidad, p. 122.2. J. F. Schackelford, 2008, p. 186.3. Ortiz Berrocal, Elasticidad, p. 129.4. J. F. Schackelford, 2008, p. 195.5. J.E. Gordon, Estructuras, p.52-53, 2004.6. J.E. Gordon, Estructuras, p.52-53, 2004.7.

J. F. Schackelford, 2008, p. 262.8. Callister, Jr., William D (2005), Fundamentals ofMaterials Science and Engineering (2nd edicin),United States of America: John Wiley & Sons,p. 199, ISBN 9780471470144

9.

J. F. Schackelford, 2008, p. 187.10. J. F. Schackelford, 2008, p. 262.11.

Bibliografa

L. Ortiz Berrocal, Elasticidad, ed. McGraw-Hill, Madrid, 1998. ISBN 84-481-2046-9.J. E. Gordon, Estructuras, o porqu las cosas no se caen, ed.Calamar, 2004. ISBN 84-96235-06-8J. F. Schackelford, Introduccin a la ciencia de los materiales para ingenieros, 6 ed., 2008. ISBN978-84-205-4451-9.

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