Lo importante que debemos entender aquí es el comportamiento de los materiales. Cuando se trata de estructuras de ingeniería, lo que generalmente queremos es una curva de tensión vs deformación muy bien definida. A continuación, si estamos más interesados en la parte dinámica de la ingeniería, querríamos una curva de tensión frente a deformación bien definida, incluso a altas tasas de deformación.
(Soy ingeniero civil, así que hablaré sobre materiales civiles preferidos)
En cuanto al acero, es un gran material que tiene una resistencia a la tracción muy alta y una resistencia a la compresión igualmente alta. Esta propiedad ayuda mucho a largo plazo. Es muy dúctil, por lo tanto, es un material excelente en caso de vibraciones excitadas. Sin embargo, el acero tiene dos problemas principales: fuego y fatiga. Pierde su fuerza a medida que aumenta la temperatura. Y en caso de carga repetitiva, fracturas de acero.
En cuanto al hormigón, es un material altamente frágil. Excelente en compresión, muy débil en tensión, prácticamente nulo. Para mejorar su resistencia a la tracción, lo que hacemos es agregar refuerzo. Por lo general, el refuerzo está en forma de barras de acero, MS o HYSD o TMT (actualmente hay muchas variaciones disponibles).
Vaso. Es otro material excelente en términos de compresión. Es muy débil en tensión. Para superar esto, agregamos refuerzo y, por lo tanto, tenemos varios tipos de vidrios, laminados, reforzados con fibra, etc.
Entonces, lo que vemos es que los materiales quebradizos no se ignoran. Están mejorados. De una manera que pueden ser útiles para el propósito previsto.
Una desventaja importante de los materiales quebradizos es que fallan sin previo aviso. Con los materiales dúctiles, hay una advertencia adecuada en términos de grietas (en concreto) o grandes desviaciones (en acero).
Espero que mi respuesta satisfaga tu pregunta.
Gracias y todo lo mejor!
¿Por qué no se prefieren los materiales quebradizos en aplicaciones de ingeniería?
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Supongo que te refieres a “aplicaciones mecánicas”.
Los materiales frágiles no funcionan bien en tensión, lo que a veces es una función necesaria. Los materiales frágiles se mantienen bien en compresión, por lo que puede ver materiales como ladrillos, piedras y otras cerámicas en estos contextos.
Los materiales frágiles son útiles en compuestos. Los aceros usan estructuras microscópicas del carburo de hierro frágil para cambiar las propiedades del metal dúctil. Pueden hacer recubrimientos para metales blandos.
Los materiales frágiles no absorben mucha energía en la deformación mecánica, ya que generalmente se necesita ductilidad para que esto ocurra.
En usos NO mecánicos, se utilizan materiales frágiles. Los semiconductores, refractarios, sensores de gas, botellas, ópticas y otros nichos dependen en gran medida de la cerámica tradicional y de ingeniería u otros materiales no dúctiles.
Dependiendo de la aplicación, un material quebradizo no podría cumplir la tarea. Dichas aplicaciones generalmente requieren alta tenacidad, alta resistencia a la tensión de tracción o una alta ductilidad.
Sin embargo, en ingeniería también puede encontrar aplicaciones donde los materiales frágiles son los mejores. En el caso de las cerámicas (que son frágiles), generalmente presentan buenas propiedades de desgaste, una alta rigidez e incluso algunas propiedades de biocompatibilidad.
Entonces creo que no es muy exacto decir que los materiales frágiles no son preferidos en aplicaciones de ingeniería. Prefiero decir que tienen algunas propiedades particulares que los hacen muy adecuados para algunas aplicaciones particulares.
Salud,
Los materiales frágiles muestran menos tensión y más allá de una tensión particular, falla catastróficamente sin ninguna precaución o advertencia de falla. Mientras que los materiales resistentes soportan más estrés mostrando un aumento progresivo de la tensión antes de la falla.
Los materiales frágiles muestran poca resistencia a las cargas de choque, por lo que cada vez que se aplica una carga de impacto falla. Las aplicaciones de ingeniería pueden enfrentar cargas de choque en cualquier momento, por lo que es mejor usar material endurecido en lugar de material quebradizo para aplicaciones de ingeniería.
Considere vidrio para material quebradizo y policarbonato para material resistente.
Los materiales frágiles fallan sin previo aviso. No puede presenciar ningún cambio macroscópico justo antes de la falla. Pero en el caso de los materiales dúctiles, comienzan a ceder, lo que es una advertencia de que el material fallará.
Los materiales como la cerámica se eliminan durante el proceso de selección de materiales de varios productos debido a sus valores bajos (<5 MPam ^ 1/2, fuente: http://en.wikipedia.org/wiki/Fra …) de resistencia a la fractura (K_1C), es decir fragilidad Pero los materiales como la sílice / alúmina, que también son frágiles, se elegirían para algo así como cohetes / vehículos de reentrada (donde la calefacción es realmente alta) debido a su bajo factor de pérdida dieléctrica.
No es una buena práctica decir que los materiales quebradizos no se usan en aplicaciones de ingeniería, ya que la selección de materiales se reduce a la función del producto.
Pero los materiales frágiles deben usarse con cuidado en aplicaciones de carga (como Grand Canyon Skywalk) debido a su falta de capacidad para la deformación plástica.
Además, si fuera una mujer de análisis de fallas, sugeriría que usara materiales frágiles en aplicaciones de alta resistencia (la resistencia y la tenacidad están inversamente relacionadas) ya que (si el producto fallara en el futuro cercano) haría que mi trabajo fallara Análisis más fácil. Jaja.
El principal inconveniente en el material frágil es que no dan ninguna advertencia antes de que falle, mientras que el material dúctil da suficiente advertencia y tiempo antes de que falle. Esta es la razón principal por la cual los materiales dúctiles son preferidos en estructuras de ingeniería.
El mundo está lleno de impactos y conmociones. Los materiales frágiles responden a esos eventos astillando y fracturando. A veces, los materiales frágiles son la mejor opción para una aplicación, pero si va a tener mucho desgaste o impactos, un material resistente puede durar más y funcionar mejor.
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