PROPIEDADES DEL IMPACTO DISEÑO

Una fuerza externa aplicada a una estructura o a una parte se llama carga de impacto si el tiempo de aplicación es menor que un tercio del periodo natural de vibración mínimo de la parte o de la estructura. De otro modo, se llama simplemente carga estática. 

En las pruebas de barras con muesca de Charpy (muy usados) e Izod (utilizados muy pocas veces) se emplean barras con geometrías específicas para determinar la fragilidad y la resistencia al impacto. Estas pruebas son útiles para comparar varios materiales y determinar la fragilidad a baja temperatura. En ambas pruebas la pieza se golpea con un péndulo que se suelta desde una altura fija, y la energía absorbida por la pieza, llamada valor de impacto, puede calcularse a partir de la altura de giro después de la fractura, pero se lee en una carátula que, en esencia, “calcula” el resultado. 

En la figura 2-7 se presenta el efecto de la temperatura sobre los valores de impacto de un material que presenta una transición de dúctil a frágil, la cual no todos los materiales presentan. Observe la región angosta de las temperaturas críticas donde el valor de impacto se incrementa muy rápido. En la región de baja temperatura la fractura aparece como frágil, de tipo astillante, mientras que la apariencia es tenaz, de tipo desgarrante por encima de la re - gión de temperatura crítica, la que parece que depende del material y la geometría de la muesca. Por esta razón, los diseñadores no deben basarse sólo en los resultados de los ensayos de barras con muesca.

La rapidez promedio de deformación unitaria que se utiliza para obtener el diagrama esfuerzo-deformación unitaria es aproximadamente 0.001 pulg/(pulg · s) o menor. Cuando la rapidez de deformación unitaria se incrementa, como sucede en las condiciones de impacto, las resistencias aumentan, como se muestra en la figura 2-8. De hecho, a velocidades de deformación unitaria muy altas, la resistencia a la fluencia parece aproximarse a la resistencia última como un límite. Sin embargo, observe que la elongación de las curvas muestra poco cambio. Esto significa que la ductilidad permanece más o menos igual. Asimismo, en vista del gran incremento en la resistencia a la fluencia, se podría esperar que un acero dulce se comportara en forma elástica, a través de todo el intervalo de su longitud, bajo condiciones de impacto.

Las pruebas de Charpy e Izod proporcionan datos de la tenacidad bajo condiciones dinámicas, en vez de estáticas. Es casi seguro que los datos de impacto que se obtienen a partir de estos ensayos sean tan dependientes de la geometría de la muesca como de la rapidez de deformación unitaria. Por estas razones quizá sea mejor usar los conceptos de la sensibilidad a la muesca, tenacidad a la fractura y mecánica de la fractura, que se analizan en los capítulos 5 y 6, para evaluar la posibilidad de agrietamiento o fractura.