Examinando por Materia "Resistencia de materiales"
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Publicación Acceso abierto Análisis del comportamiento a fatiga en flexión rotativa del acero sae 4140 con diferentes temperaturas de revenido en agua marina(Universidad del Valle, 2015) Valencia Girón, Brayan Dago; Coronado Marín, John Jairo; Rodríguez Pulecio, Sara AidaEste trabajo se realizó con el propósito de determinar el comportamiento a fatiga, nucleación y crecimiento de grietas, del acero SAE 4140 usando el ensayo de fatiga en flexión rotativa en un ambiente corrosivo y analizar su relación con la microestructura y las propiedades mecánicas obtenidas por el revenido a diferentes temperaturas. Se utilizaron probetas de fatiga mecanizadas bajo norma, se realizaron tratamientos térmicos de temple y revenido (200°C, 400°C y 600°C) a todas las probetas. Se realizaron los ensayos de fatiga en agua marina y se identificó el intervalo de la nucleación de grieta en el mismo ensayo, con los datos obtenidos se construyeron las gráficas S-N para fractura del acero y para nucleación de grieta. Se realizó la medición del potencial de corrosión para los tres materiales, se realizaron metalografías y se inspeccionaron las superficies de fractura de las probetas ensayadas en agua marina. Se encontró que el acero SAE 4140 templado y revenido a 200°C presentó la mayor resistencia a la fatiga de 652,98 MPa. El método de identificación de grietas permitió identificar una nucleación temprana cuando la temperatura de revenido es de 600°C y una identificación tardía cuando la temperatura de revenido es de 200°C. La velocidad de corrosión en agua marina fue mayor para el acero SAE 4140 revenido a 200°C comparado con el revenido a 400°C y 600°C, se observó que a medida que aumenta la temperatura de revenido disminuyó la velocidad de corrosión aunque se diferenciaron en solo un 5,5%. Del análisis fractográfico se encontró que a medida que aumentó la temperatura de revenido para el acero SAE 4140 desde 200°C hasta 600°C el material presentó un aumento en la cantidad de sitios de iniciación de grietas por fatiga en contacto con agua marinaPublicación Acceso abierto Ductilidad de una conexión a momento empleando vigas de alma expandida(Universidad del Valle, 2011) Ramírez Montoya, Efrén Alberto; Areiza Palma, GilbertoLas vigas de alma expandida son perfiles metálicos I de alma llena o vigas armadas que al realizarles un corte en el alma, zigzagueante o circular, desplazarlos y soldarlos en el alma dan como resultado perfiles de mayor altura y rigidez. Su principal beneficio radica en que al ser utilizadas en grandes luces se pueden obtener reducciones en el costo total del proyecto hasta del 40% en comparación a vigas de alma llena. En la actualidad se conoce información acerca del comportamiento a flexión, cortante y fuerza axial de los perfiles de alma expandida, sin embargo, no se tiene un conocimiento detallado del comportamiento de las conexiones a momento viga-columna. Por consiguiente, la pregunta que se planteó es ¿Cuál es el comportamiento de una conexión a momento viga-columna con elementos de alma expandida?. Para resolver este problema se construyó una conexión a momento a escala real con una viga celular encontrando una capacidad de rotación máxima de 0.03 radianes y una capacidad de rotación suficiente que permite su utilización en pórticos resistentes a momento con capacidad moderada de disipación de energía PRM-DMOPublicación Acceso abierto Efecto del contenido de aluminio sobre la conformabilidad de aceros Fe-Mn-XAl-C(Universidad del Valle, 2022) Rojas Abadia, Julián Mauricio; Rodriguez Pulecio, Sara Aida; Cordeiro da Silva, GilmarEl desarrollo de nuevos materiales menos densos y de alta resistencia ha sido uno de los focos de investigación de la industria automotriz en las últimas décadas. Lo anterior con el objetivo de reducir el peso de los automóviles, generando menos consumo de combustible y siendo más amigables con el medio ambiente. Una de las principales propiedades para los materiales en esta industria es la capacidad de conformación del material. En este trabajo se investigó la conformabilidad de tres aceros austeníticos FeMnAlC, con diferentes porcentajes de aluminio 0%, 3,5% y 8% y densidad 2%, 7% y 12% más baja que la de los aceros típicos de esas aplicaciones. También se utilizó el acero inoxidable AISI 304; como material de validación de la metodología. Se realizó la caracterización del acero inoxidable AISI 304 por medio de ensayos de tensión, anisotropía y curva límite de conformado bajo la norma ASTM 2218 y con un escalamiento de 1:2,8 tanto del montaje experimental como de las probetas. Con estos ensayos se determinó que la curva límite de conformado escalada se ubica por debajo de la estandarizada, con una diferencia del 10% en el parámetro FLD0_EST, debido a la escala y a diferencias en el coeficiente de fricción entre los dispositivos y los cuerpos de prueba. En cuanto a las aleaciones FeMnAlC, la aleación de 8% de aluminio es la que mayor conformabilidad presenta en la prueba de curva límite de conformado, sin embargo, al compararlas con el acero inoxidable AISI 304, todas presentan una baja conformabilidad, la cual está asociada a defectos en los cuerpos de prueba, como lo son, variaciones de espesor y alta rugosidad, lo que conlleva a que existan concentradores de esfuerzos en la superficie propiciando la fractura temprana del material. Adicionalmente, para las aleaciones FeMnAlC, se realizó la prueba de Limit Drawin Ratio, para un valor de LDR de 1,9; en la que la aleación de 8% mostró mejor desempeño, ya que tanto la de 0% Al y la de 3,5% Al presentaron el fenómeno conocido como wrinkling, el cual consiste en arrugas que aparecen en el borde en la dirección de embutido, mostrando que la ultimas requieren una mayor carga de apriete durante el proceso. Además, con esta prueba se logró determinar que la adición de aluminio mejora la conformabilidad de las aleaciones FeMnAlC en procesos de embutido, ya que para la de cero aluminio se presentaron grietas radiales en el borde de la copa, producto del endurecimiento por deformación causado por la transformación de austenita metaestable en martensita, mientras que para las otras dos aleaciones, gracias a la adición de aluminio, se aumentó la energía de falla de apilamiento lo cual disminuyó la densidad de maclas generadas en el proceso de embutido, mejorando la ductilidad del material y evitando que el material se agrietaraPublicación Acceso abierto Elaboración de un ambiente digital de resistencia de materiales(Universidad del Valle, 2024) Muñoz Herrera, Reider Andrés; Ortiz, Albert R.; Villamizar, SandraEl aprendizaje de la Resistencia de Materiales es una rama fundamental de la ingeniería en la que se abordan temas importantes de los materiales como esfuerzos, deformaciones, propiedades, entre otros. Al ser un campo que abarca una amplia variedad de temas y conceptos representa un desafío para los estudiantes al momento de aprender. En los últimos años, se ha visto un creciente interés en el uso de tecnologías web y herramientas virtuales para facilitar el proceso de enseñanza y aprendizaje de esta disciplina. Esta investigación se enfoca en desarrollar un ambiente digital interactivo utilizando tecnologías web como herramientas de apoyo para la enseñanza y el aprendizaje de los laboratorios prácticos que se estudian en los cursos de Resistencia de Materiales. Para lograr el objetivo planteado, se realiza un análisis exhaustivo del estado del arte en el uso de tecnologías web y herramientas virtuales, con el fin de identificar las principales limitaciones y desafíos principales al aplicar este tipo de herramientas en la materia. A partir de los resultados de la revisión literaria, se establecen los requerimientos, especificaciones y funcionalidades de la herramienta virtual interactiva, así como los distintos laboratorios aplicados a la caracterización mecánica de los materiales que se abordarán en la misma. Posteriormente, se procede al desarrollo y programación de la herramienta utilizando tecnologías web y a la implementación de las diferentes funcionalidades. La herramienta se somete a pruebas de usabilidad con el fin de evaluar su efectividad en el proceso de enseñanza-aprendizaje de los ensayos de Resistencia de Materiales. Con el desarrollo de este trabajo de grado, se busca mejorar la enseñanza y el aprendizaje de conceptos clave en el curso de Resistencia de Materiales a través de herramientas virtuales efectivas que faciliten y complementen el entendimiento de los conceptos teóricos básicos.Publicación Acceso abierto Evaluación experimental de la efectividad del adhesivo epóxico para reforzamiento de vigas de hormigón reforzado(Universidad del Valle, 2013) Aedo Holguín, Manuel Alejandro; Madera Sierra, Carlos AlbertoÉste trabajo de investigación se basa en la evaluación experimental de la efectividad del adhesivo epóxico utilizado para unir concretos de diferentes edades en reforzamiento de vigas de hormigón. Se construyeron seis elementos vigas, (dos por cada caso) El proceso se realizó comparando 3 casos de vigas: Viga de sección B x H reforzada fundida monolíticamente con concreto de resistencia F¿c, el segundo caso fue una Viga de sección b x h no reforzada, para después de alcanzar su resistencia máxima F¿c, incrementar su sección a: B x H, adicionando concreto e incorporando refuerzo, pero sin aplicar adhesivo epóxico y el último caso fue, Viga de sección b x h no reforzada, para después de alcanzar su resistencia máxima F¿c, incrementar su sección a: B x H, adicionando concreto e incorporando refuerzo, aplicando adhesivo epóxico. En síntesis se llevaron los elementos a pruebas de flexión, los cuales arrojaron una serie de datos que fueron analizados para determinar la conveniencia o no de ejecutar la aplicación del adhesivo epóxico, para de esta manera medir su efectividad, al comparar los resultados de sus resistencias ultimas con las obtenidas de las vigas de igual sección pero fundidas de manera monolítica. Para poder realizar este trabajo, se consultó la bibliografía existente respecto a la mecánica de vigas sometidas a flexión, así como las teoría de los adhesivos para este tipo de aplicación, y por último se consultó con los constructores que ha ejecutado actividades de saneamiento estructural, para que nos contaran cuales son las técnicas y procedimientos que más se usan en este tipo de obras. Se concluyó, después de analizar los resultados que arrojaron pruebas de laboratorio, que el adhesivo epóxico utilizado como puente de adherencia es necesario para alcanzar la resistencia ultima de diseño, en el caso de reforzamiento por aumento de sección de vigas de hormigón.Publicación Acceso abierto Laboratorio de resistencia de materiales(2013-10-15) Ortiz Casas, Elva Leonor; Universidad del VallePublicación Acceso abierto Producción y caracterización de recubrimientos de TiSin obtenidas por la técnica de magnetrón sputtering reactivo(Universidad del Valle, 2012) Guerra Betancourt, Jose Luis; Sequeda Osorio, FedericoSe depositaron recubrimientos de TiSiN mediante D.C Magnetrón Sputtering reactivo sobre sustratos de acero inoxidable AISI 304, vidrio y silicio (111), variando el flujo de N2, con el fin de estudiar su efecto en las propiedades estructurales, mecánicas, tribológicas y de corrosión. Los recubrimientos se depositaron utilizando un blanco de Ti-Si (90-10 %at.) con 99.999% de pureza. La caracterización estructural se realizó por medio de Difracción de Rayos X (XRD), encontrando los picos correspondientes a cristalitos de TiN. Al no encontrar evidencias de la formación de las fases Ti-Si-N, Ti-Si, Ti ó Si libre, se determinó que el compuesto está formado por granos cristalinos de TiN en una matriz amorfa de SiN. Dicho resultado está apoyado en análisis realizados por FTIR y EDS. Las propiedades superficiales se obtuvieron por medio de perfilometría, obteniendo capas densas con rugosidad promedio de ~24 nm. Las propiedades mecánicas y la adhesión fueron estudiadas por medio de nanoindentación y rayado, obteniendo valores de dureza alrededor de 23 GPa cuando se utilizan bajos flujos de N2. Los recubrimientos obtenidos muestran signos de fragilidad al presentar cargas cohesivas bajas (Lc1 ~4N), sin embargo muestran fallas adhesivas a cargas criticas de ~27N. El comportamiento de la fricción se obtuvo por medio de Bola en Disco ¿PIN ON DISK, con un contrapar de acero 440. Los resultados indican alta fricción causada por procesos de abrasión-adhesión, dominados por el comportamiento del debris. Los análisis de las pistas de desgaste, realizados por medio de perfilometría, estereoscopia y SEM, mostraron que la adhesión de partículas duras sobre la superficie incrementa la resistencia al desgaste del sustrato en un orden de magnitud. Este efecto se ve favorecido cuando se depositan los recubrimientos con flujos de N2 entre 0.2 y 0.8 sccm. La resistencia a la corrosión fue evaluada por medio de curvas potenciodinámicas y resistencia a la polarización lineal (RPL), calculando los valores de potencial de corrosión (mV), potencial de picado (mV), velocidad de corrosión (MPY) y el factor de porosidad (%). Se observo que los recubrimientos protegen la superficie del acero del ataque corrosivo, incrementando la pasivasión y reduciendo el picado.Publicación Acceso abierto Propiedades mecánicas y tribológicas de películas de WS2 depositadas por medio de magnetrón sputtering DC no reactivo para aplicación en lubricación sólida.(2015-11-24) Berrio Ortiz, Edison; Sequeda Osorio, FedericoSe depositaron recubrimientos de Bisulfuro de tungsteno (WS2) por medio de DC magnetrón sputtering no reactivo sobre sustratos de acero 304, vidrio y silicio orientado (111), variando el potencial de polarización (Bias), con el fin de determinar si el material posee las propiedades necesarias para ser utilizado como lubricante sólido en ambientes con humedades relativas superiores a 40%. Por medio de análisis infrarrojo FTIR, se observó la aparición de vibraciones correspondientes a la banda D (Distorted Band), indicando cierto grado de anisotropía, la cual incide sobre las características cristalográficas del material. Por medio de Difracción de Rayos X, se determinó que los recubrimientos obtenidos poseen estructura cristalina hexagonal, con textura combinada en planos (100) y (101), los cuales son paralelos al eje c y están relacionados con rompimiento columnar y posterior formación de una película de transferencia. De igual forma, se observó que el potencial de polarización afecta la estructura cristalina del material, lo que resulta influyente en su comportamiento tribológico. Se determinó alta ductilidad y plasticidad, a partir del estudio de las propiedades mecánicas y la adhesión. Utilizando la técnica de bola en disco, se determinó que al aumentar la carga de 1 a 5N, mejora el comportamiento de la fricción cuando se utiliza un par de alúmina, encontrando coeficientes de fricción del orden de 0.09 sostenidos hasta ~35m, determinando que la tribo-oxidación posee gran influencia al propiciar la transición de mecanismos de desgaste adhesivo a abrasivo. Utilizando el modelo de Archard se obtuvieron coeficientes de desgaste del orden de 10-9, lo cual indica alta protección sobre el sustrato y generación de una película de transferencia sobre el par (observada por medio de microscopía). Cuando se utiliza un par reactivo, se determinó que la tribo-oxidación influye en el comportamiento tribológico del sistema, al generar partículas de desgaste abrasivas, las cuales provienen tanto del par como del sustrato parcialmente expuesto, incrementando la inestabilidad del coeficiente de fricción y posterior aumento del desgaste. Por medio de curvas potencio-dinámicas, se observó que el material provee alta protección contra la corrosión del acero 304, mostrando alta capacidad de pasivación y baja velocidad de corrosión.Publicación Acceso abierto Síntesis y caracterización de un recubrimiento AI-Si-N obtenido a través del proceso del pulverización catódica reactiva variando el voltaje bias DC [recurso electrónico](Universidad del Valle, 2011) Ortiz Godoy, Richard Andrés; Sequeda Osorio, FedericoSe sintetizó y caracterizó una película delgada de AlSiN a través de la técnica de Pulverización Catódica Reactiva asistida por Campos Magnéticos; utilizando como blanco del sistema una oblea de AlSi (30:70at%) y como substratos acero inoxidable 316L (caracterización mecánica, tribológica y de resistencia a la corrosión), dynasil (medidas de espesor) y zafiro (caracterización óptica). Las películas se crecieron en una atmosfera reactiva de nitrógeno y argón bajo flujos de 0.15sccm y 10sccm respectivamente. Se estudió el efecto del voltaje de polarización sobre las propiedades superficiales, mecánicas, tribológicas, ópticas y de resistencia a la corrosión del recubrimiento al trabajar con potenciales de -50V, -100V, -150V y -200V. Los resultados obtenidos demostraron que a medida que aumenta el voltaje de polarización la morfología de las películas tienden a ser más homogéneas y densas, además se presenta disminución de la rugosidad y del tamaño de grano. En cuanto a las propiedades mecánicas el recubrimiento presentó valores medios de dureza hasta los 17.21 GPa con módulos de 247.96GPa y además sus coeficientes de fricción tomaron valores similares al del acero. Respecto al estudio de las propiedades ópticas se obtuvieron modos vibraciones de la aleación AlSiN a una transmisión apreciable (41¿68 %) en las regiones: cercana infrarroja y visible con una caída o disminución de la transmisión por debajo de 783 nm y un espectro principal de reflectancia de 562 nm.