Fractura mecánica

Fractura dúctil despois de esforzos axiais.

Na ciencia dos materiais a fractura é a separación dun corpo en dous ou máis baixo a acción dunha forza.

O estudo detallado dos procesos que conducen á fractura e o obxecto da mecánica da fractura.

Os procesos de fractura comezan coa creación de gretas e continúan co seu crecemento até que se alcanza esta.

Tipos de fractura

Fractura fráxil

Ficheiro:Glass fracture.jpg

Fractura fráxil nun vidro.

Ficheiro:Pedalarm Bruch.jpg

Fractura dunha manivela de Aluminio.
Zona clara: fractura dúctil.
Zona escura: fractura por fatiga.

Na fractura fráxil non se produce unha deformación plástica sensíbel antes da fractura.

a tensión admisíbel nun material cristalino é:

${\sigma }_{\mathrm{t}\mathrm{e}\mathrm{o}\mathrm{r}\mathrm{i}\mathrm{c}\mathrm{a}}=\sqrt{\frac{E\gamma }{r_o}}$

onde:

• $E$ é o módulo de Young do material,
• $\gamma$ é a enerxía superficial
• $r_o$ a distancia entre átomos.

Cando se crea unha greta producese unha concentración de tensións:

${\sigma }_{\mathrm{g}\mathrm{r}\mathrm{e}\mathrm{t}\mathrm{a}\mathrm{e}\mathrm{l}\mathrm{i}\mathrm{p}\mathrm{t}\mathrm{i}\mathrm{c}\mathrm{a}}={\sigma }_{\mathrm{a}\mathrm{p}\mathrm{l}\mathrm{i}\mathrm{c}\mathrm{a}\mathrm{d}\mathrm{a}}(1+2\sqrt{\frac{a}{\rho }})=2{\sigma }_{\mathrm{a}\mathrm{p}\mathrm{l}\mathrm{i}\mathrm{c}\mathrm{a}\mathrm{d}\mathrm{a}}\sqrt{\frac{a}{\rho }}$(Para gretas agudas)

onde:

• ${\sigma }_{\mathrm{a}\mathrm{p}\mathrm{l}\mathrm{i}\mathrm{c}\mathrm{a}\mathrm{d}\mathrm{a}}$ a carga,
• $a$ a metade da lonxitude da greta
• $\rho$ e o radio de curvatura do extremo da greta.

Unindo estas ecuacións:

${\sigma }_{\mathrm{f}\mathrm{r}\mathrm{a}\mathrm{c}\mathrm{t}\mathrm{u}\mathrm{r}\mathrm{a}}=\sqrt{\frac{E\gamma \rho }{4a{r}_o}}$

Vese que as gretas agudas ($\rho$ pequena) e os defectos grandes ($a$elevada) diminúen a resistencia do material.

Fractura dúctil

Na fractura dúctil o material defórmase antes de romper, chegando a deformacións do 50–100%. No proceso de deformación plástica disípase moita enerxía, o que ralentiza o crecemento das gretas.

Véxase tamén

Bibliografía

• Callister, Jr. & William D. (2018): Materials Science and Engineering: An Introduction. 8th Edition. Nova York, NY, USA: John Wiley & Sons. ISBN 978-0-4704-1997-7.
• Dieter, G. E. (1988): Mechanical Metallurgy. Nova York, NY, USA: McGraw-Hill. ISBN 978-0-0710-0406-0.
• Garcimartin, A.; A. Guarino, L. Bellon & S. Cilberto (1997): "Statistical Properties of Fracture Precursors" Modelo:Webarchive. Physical Review Letters, 79 (17): 3202-3205.
• Lewis, Peter Rhys; Ken Reynolds; Colin Gagg & Colin Gagg (2003): Forensic Materials Engineering: Case Studies. Boca Raton, Florida, USA: CRC Press. ISBN 978-0-8493-1182-6.

Ligazóns externas

• Museo virtual de fallas [1] Modelo:En.
• Fracture Reconstrución dun recipiente cerámico Modelo:En.