En la ciencia material, la fuerza de un material refiere a la capacidad del material de resistir una fuerza aplicada. Una fuerza de material es una función de los procesos de la ingeniería, y los científicos emplean una variedad el que consolidan los mecanismos para alterar la fuerza de un material. Estos mecanismos incluyen el endurecimiento de trabajo, la solución sólida que consolida, la precipitación que endurece y el límite de grano que consolida y pueden ser cuantificados y ser explicados cualitativo. Sin embargo, consolidando los mecanismos son acompañados por la advertencia que las características mecánicas del material pueden degenerar en un intento por hacer el material más fuerte. Por ejemplo, en el límite de grano que consolida, aunque la fuerza de producción se maximice con tamaño de grano decreasing, en última instancia, los tamaños de grano muy pequeños hacen el material frágil. La fuerza de producción de un material es generalmente un indicador adecuado de la fuerza mecánica del material. Considerado con el hecho de que la fuerza de producción es el parámetro que predice la deformación plástica en el material, uno puede tomar decisiones informadas en cómo aumentar la fuerza de un material dependiendo sus características microestructurales y el efecto de final deseado. La fuerza se considera en términos de fuerza compresiva, fuerza extensible, y fuerza de esquileo, a saber los estados del límite del esfuerzo de compresión, de la tensión extensible y de la tensión de esquileo, respectivamente. Los efectos del cargamento dinámico son probablemente la parte práctica más importante de la fuerza de materiales, especialmente el problema de la fatiga . El cargamento repetido inicia a menudo las grietas frágiles, que crecen lentamente hasta que ocurra la falta.
Definiciones
Términos de la tensión
La tensión uniaxial es expresada por el donde está la fuerza F (n) que actúa en un área A (m^2). El área puede ser el área indeformada o el área deformida, dependiendo de si la tensión de la ingeniería o verdad la tensión está utilizada.
el esfuerzo de compresión
(o la compresión ) es el estado de la tensión cuando el material (miembro de la compresión) tiende a condensar. Un caso simple de la compresión es la compresión uniaxial inducida por la acción de opuesto, empujando fuerzas. La fuerza compresiva para los materiales es generalmente más alta que la de la tensión extensible, pero la geometría es muy importante en el análisis, pues el esfuerzo de compresión puede llevar al que abrocha .
la tensión extensible
es un cargamento que tiende a producir estirar de un material por el uso del axialmente dirigido que tira de fuerzas de . Cualquie material que caiga en el " elastic" la categoría puede tolerar generalmente tensiones extensibles suaves mientras que los materiales tales como cerámica y las aleaciones frágiles son muy succeptable a la falta bajo mismas condiciones. Si un material se tensiona más allá de sus límites, fallará. El modo de fallo, dúctil o frágil, se basa sobre todo en la microestructura del material. Algunas aleaciones de acero son ejemplos de materiales con fuerza de alta resistencia.
se causa la tensión de esquileo
cuando una fuerza se aplica para producir una falta de desplazamiento del de un material a lo largo de un plano que sea paralelo a la dirección de la fuerza aplicada. Un ejemplo es papel del corte con las tijeras
Términos de la fuerza
la fuerza de producción es la tensión más baja que da la deformación permanente en un material. En algunos materiales, como las aleaciones de aluminio el punto del rendimiento es duro de definir, así se da generalmente pues la tensión requerida para causar 0.2% tensiones plásticas.la fuerza compresiva
es un estado del límite del esfuerzo de compresión que ésa lleva a la falta compresiva de la manera de la falta dúctil (producción teórica infinita) o de la manera de la falta frágil (ruptura como resultado de la propagación crack, o del desplazamiento a lo largo de un plano débil - ver la fuerza de esquileo ).
la fuerza extensible
o fuerza extensible del la última es un estado del límite de la tensión extensible que ésa lleva a la falta extensible de la manera de la falta dúctil (producción como la primera fase de falta, a algo que endurece en la segunda etapa y a la rotura después de un " posible; neck" formación) o de la manera de la falta frágil (adaptación repentina dos o más pedazos con un estado bajo de la tensión). La fuerza extensible se puede dar como verdad la tensión o la tensión de la ingeniería.
la fuerza de fatiga
es una medida de la fuerza de un material o de un componente bajo cargamento cíclico, y es generalmente más difícil de determinar que las medidas de la fuerza estática. La fuerza de fatiga se da como la amplitud de tensión o gama de tensión () del delta \ del sigma= \ del sigma_ \ del mathrm, generalmente en cero tensión mala, junto con el número de ciclos a la falta.
la fuerza de impacto
, es la capacidad del material en soportar al lado de las cargas repentinamente aplicadas en términos de energía. Medido a menudo con la prueba de fuerza de impacto de Izod o la prueba de impacto de Charpy, que miden la energía del impacto requerida para fracturar una muestra.
Términos de la tensión (deformación)
la deformación del material es el cambio en geometría cuando la tensión es aplicada (bajo la forma de cargamento de la fuerza, campo gravitacional, aceleración, extensión termal, etc. La deformación es expresada por el campo de la dislocación del material.la tensión
o la deformación reducida es un término matemático para expresar la tendencia del cambio de la deformación entre el campo material. Para el cargamento uniaxial - las dislocaciones de un espécimen (por ejemplo un elemento de la barra) se expresa como el cociente de la dislocación y la longitud del espécimen. Para 3D se expresa la dislocación lo coloca mientras que los derivados de la dislocación funcionan en términos de segundo tensor de la orden (con 6 elementos independientes).
la desviación
es un término para describir la magnitud a la cual un elemento estructural dobla bajo carga.
Relaciones de tensión-deformación
la elasticidad es la capacidad de un material de volver a su forma anterior después de que se lance la tensión. En muchos materiales, la relación entre la tensión aplicada y la tensión resultante es directo proporcional (hasta cierto límite), y un gráfico que representa esas dos cantidades es una línea recta. La cuesta de esta línea se conoce como el módulo de Young, o el " Módulo de Elasticity." El módulo de la elasticidad se puede utilizar para determinar relaciones de la tensión-deformación en la porción linear-elástico de la curva de tensión-deformación. La región linear-elástico se toma para estar entre 0 y 0.2% tensiones, y se define mientras que la región de tensión en la cual ninguÌn rendimiento (deformación permanente) ocurre.la plasticidad
o la deformación plástica es el contrario de la deformación elástica y se acepta como tensión irrecuperable. La deformación plástica se conserva incluso después la relajación de la tensión aplicada. La mayoría de los materiales en la categoría linear-elástico son generalmente capaces de la deformación plástica. Los materiales frágiles, como cerámica, no experimentan ninguna deformación plástica y la fracturarán bajo tensión relativamente baja. Los materiales tales como metales experimentan generalmente una pequeña cantidad de deformación plástica antes de falta mientras que los polímeros suaves o dúctiles plasticly deformirán mucho más.
Considerar la diferencia entre una zanahoria fresca y un chicle de globo masticado. La zanahoria estirará muy poco antes de romper, pero sin embargo todavía estirará. El chicle de globo masticado, por una parte, plasticly deformirá enorme antes finalmente de romper.
Términos del diseño
La última fuerza es una cualidad relacionada directo con un material, algo que apenas el espécimen específico del material, y pues tal es fuerza cotizada por unidad de área seccionada transversalmente (² de N/m). Por ejemplo, la última fuerza extensible (UTS) del acero de AISI 1018 es 440 ² del manganeso /m. Está generalmente el PASCAL la unidad del SI de tensión, donde 1 PA = 1 ² de N/m. En unidades imperiales, la unidad de tensión se da como ² de lbf/in o Libra-fuerza por la pulgada cuadrada . Esta unidad se abrevia a menudo como PSI . Mil PSI son el ksi abreviado .
El factor de la seguridad es un constreñimiento de diseño que un componente o una estructura dirigido debe alcanzar. , donde FS: el factor de la seguridad, R: La tensión aplicada, y UTS: la última fuerza (o tensión).
El margen de la seguridad también se utiliza a veces como a constreñimiento de diseño. Es MS=Factor definido de la seguridad - 1
Por ejemplo para alcanzar un factor de seguridad de 4, la tensión permisible en un componente del acero de AISI 1018 se puede resolver como = MPa 440/4 = 110, o ² de = de 110×106 N/m.
Lectura sugerida
Mott, Roberto L, " Fuerza aplicada de Materials", 4ta edición, Prentice-Pasillo, 2002, ISBN 0-13-088578-9Cerveza F., y otros, mecánicos del de los materiales, 3ro edición, McGraw-Colina, 2001, ISBN 0-07-248673-2
Timoshenko S., fuerza del de los materiales, 3ro edición, Krieger Publishing Company, 1976, ISBN 0-88275-420-3
C. de Drucker, introducción del a los mecánicos de los sólidos deformables, McGraw-Colina, 1967., análisis elástico e inelástico del de tensión, Prentice-Pasillo, 1991, ISBN 1-56032-686-7
Guarida Hartog, Jacob P., fuerza del de los materiales, Dover Publications, Inc., 1961, ISBN 0-486-60755-0
Popov, Egor P., mecánicos de la ingeniería del de los sólidos, Prentice Pasillo, acantilados de Englewood, New Jersey, 1990, ISBN 0-13-279258-3 de
Ranurador, Mikell P., fundamentales del de la fabricación moderna, Juan Wiley y Sons,Inc. ISBN 0-471-40051-3
Lebedev, Leonid P., que aproxima la perfección: Viaje de un matemático en el mundo de mecánicos, prensa de la Universidad de Princeton de, 2004, ISBN 0-691-11726-8
Alfirević, Ivo, fuerza del de materiales I, knjiga de Tehnička, 1995, ISBN 953-172-010-X
Alfirević, Ivo, fuerza del de materiales II, knjiga de Tehnička, 1999, ISBN 953-6168-85-5
Otros asuntos fundamentales de la ingeniería
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Estática
que consolida mecanismos de los materiales
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