UNLP
Planilla de Actividades Curriculares
Código: C0154
Fractomecánica
Última Actualización de la Asignatura:

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CARRERAS PARA LAS QUE SE DICTA

Carrera Plan Carácter Cantidad de Semanas Año Semestre
03026 - Ingeniería en Materiales 2002 Obligatoria
Totales: 0
Clases:
Evaluaciones:
5to 10º
-

CORRELATIVIDADES
Ingeniería en Materiales - Plan 2002
PARA CURSAR PARA PROMOCIONAR
-
-

INFORMACIÓN GENERAL 

Área: Materiales
Departamento: Mecanica

Ingeniería en Materiales - 2002 plegar-desplegar

Tipificación: Tecnologicas Aplicadas

CARGA HORARIA

HORAS CLASE
TOTALES: 64hs SEMANALES: 4 hs
TEORÍA
-
PRÁCTICA
-
TEORÍA
4 hs
PRÁCTICA
0 hs

FORMACIÓN PRÁCTICA
Formación Experimental
0 hs
Resol. de Problemas abiertos
10 hs
Proyecto y Diseño
0 hs
PPS
0 hs

TOTALES CON FORMACIÓN PRÁCTICA: 74 hs

HORAS DE ESTUDIO ADICIONALES A LAS DE CLASE (NO ESCOLARIZADAS)
TEORÍA

-

PRÁCTICA

-


PLANTEL DOCENTE

No se ha actualizado el plantel docente aún.

OBJETIVOS

Impartir al alumno los conocimientos tecnológicos necesarios para poder abordar el diseño y el estu-dio del comportamiento en servicio de los materiales y las estructuras en presencia de fisuras. Esta-blecer los modelos de cálculo y la aplicabilidad de esta disciplina en la determinación de la vida útil y la resistencia residual de elementos estructurales fabricados con distintos materiales, en particular metales y cerámicos. Establecer la aplicabilidad de la fractomecánica en el análisis de falla de compo-nentes estructurales. Presentar las técnicas experimentales para la determinación de los parámetros y propiedades en fractura de los distintos materiales de uso estructural, en particular de los metales y los cerámicos. Impartir los conceptos básicos para el diseño por tolerancia al daño de materiales y estructuras sometidas a procesos de fisuración progresiva bajo cargas dinámicas y cargas estáticas de larga duración.

PROGRAMA SINTÉTICO

2.1. Perspectiva histórica, alcances y limitaciones de la fractomecánica2.2. Planteamiento global de la fractura. Conceptos y formulación energética de la fractura.2.3. Planteamiento local de la fractura. Conceptos y formulación tensional de la fractura.2.4. Fractura de materiales y estructuras con comportamiento elástico lineal, bajo cargas estáticas.2.5. Fractura de materiales y estructuras metálicas, con comportamiento elástico no lineal y comportamiento elastoplástico, bajo cargas estáticas. 2.6. Fractura de materiales y estructuras metálicas bajo cargas cíclicas de corta y larga duración.2.7. Fractura de materiales y estructuras metálicas sometidas a corrosión-fatiga 2.8. Fractura de materiales y estructuras metálicas sometidas a corrosíon bajo tensión.2.9. Fractura de materiales y estructuras cerámicas, con comportamiento cuasi frágil, bajo cargas estáticas.2.10. Fenómenos de fisuración dependientes del tiempo.

PROGRAMA ANALÍTICO 

Año: 2017, semestre: 1

Vigencia: 01/02/2002 - Actualidad

1. Introducción
Perspectiva histórica. Campo de aplicación de la mecánica de fractura.Métodos de diseño basados en mecánica de fractura. Alcances y limitaciones. Comportamiento de las estructuras en presencia de defectos. Conceptos energéticos. Teoría de grifith.

2. Planteamiento global de la fractura.
Balance energético. Energia específica disponible. Función g energía de fractura. Resistencia al avance de la fisura r. Curva r. Criterio de rotura Global. Calculo de g para material elástico lineal. Calculo de g para material elástico no lineal. Integral j. Medida de r. Aspectos fenomenológicos. Métodos y técnicas experimentales. Medida de j. Norma astm e813. Ejemplos de aplicación.

3. Planteamiento local de la fractura
Campos tensionales en presencia de fisuras. Campo local de tensiones. Factor de intensidad de tensiones k. Criterio de rotura local. Tenacidad de fractura kic. Cálculo de ki. Método de superposición. Método de bueckner. Método de la flexibilidad. Funciones de green. Métodos numéricos. Métodos y técnicas experimentales. Medida de kic. Aspectos fenomenológicos. Ensayos Normalizados. Ejemplos de aplicación al diseño y análisis del comportamiento en servicio de las estructuras.

4. Fisuración por fatiga
Mecanismos de iniciación y propagación de fisuras por fatiga. Ecuaciones empíricas para el crecimiento de fisuras. Ley de Paris. Métodos y técnicas experimentales. Fenómeno de cierre de fisuras. Umbral de fatiga. Crecimiento de fisuras largas. Fatiga con amplitud de carga constante. Fatiga con amplitud de carga variable. Crecimiento de fisuras cortas. Fisuras generadas en el fondo de entallas. Criterios de diseño. Predicción del tiempo de rotura. Ejemplos de aplicación al diseño y análisis del comportamiento en servicio de las estructuras.

5. Fisuración en ambientes agresivos
Medios agresivos. Proceso de corrosión en metales. Propagación de fisuras en ambientes agresivos. Corrosión bajo tensión. Aspectos fenomenológicos. Métodos de ensayo. Predicción del tiempo de rotura. Corrosión fatiga. Aspectos fenomenológicos. Métodos de ensayo. Predicción del tiempo de rotura. Influencia del tipo de solicitación. Ejemplos de aplicación al diseño y análisis del comportamiento en servicio de las estructuras.

6. Fractura elasto-plástica
Plastificación en el fondo de fisuras. Colapso plástico. Crecimiento de fisuras en materiales elasto-plásticos. Modelos basados en fractura elastica lineal: modelo de irwin y modelo de dugdale. Diagrama de resistencia residual. Código asme. Modelos basados en fractura elástica no lineal. Criterio basado en la integral j. Campo hrr. Diagramas de rotura. Método epri. Métodos y técnicas experimentales. Ejemplos de aplicación al diseño y anälisis del comportamiento en servicio de las estrcuturas.

7. Fractura cuasi frágil.
Materiales cuasifrágiles y fractura no lineal. Zona de procesos de fractura. Descripción del proceso de fractura. Efecto del tamaño. Modelos estadísticos. Modelos de fisura equivalente. Modelos basados en la curva r. Determinación experimental de la curva r. Modelo de fisura cohesiva. Determinación de propiedades en fractura. Curva de ablandamiento. Métodos y técnicas experimentales. Métodos numéricos. Ejemplos de aplicación.

8. Fisuración dependiente del tiempo.
Materiales viscoplásticos y viscoelásticos. Comportamiento bajo cargas de larga duración. Aspectos fenomenológicos. Influencia de la temperatura. Crecimiento de fisuras bajo cargas de larga duración. Etapa de iniciación y régimen estacionario. Velocidad de crecimiento de fisuras. Planteamiento local. Planteamiento energético. Integral c. Determinación de c. Valor crítico de c. Métodos y técnicas experimentales. Predicción del tiempo de rotura. Ejercicios de aplicación.


BIBLIOGRAFÍA

Año: 2017, semestre: 1

Vigencia: 01/02/2002 - Actualidad



- "Mecánica de la Fractura Aplicada a Sólidos Elásticos Bidimensionales". Manuel Elices. Etsi Caminos. Universidad Politecnica De Madrid.1996.
- "Mecánica de Fractura". Luis De Vedia. Comisión Nacional de Energía Atómica, Buenos Aires.1986.
- "The Stress Analysis of Cracks Handbooks". Research Corporation Hellertown, Pennsylvania.1973.
- "An Engineering Aproach for Elastic-Plastic" Fracture. Analysis. Electric Power Research Institute,California.1981.
- "Mechanicals Behaviour Of Materials". Engineering Methods For Deformation, Frcature And Fatigue. Secon Edition. Norman E. Dowling. 1998. Prentice Hall.
- "Fracture and Size Effect In Concrete and Other Quasibrittle Materials". Zdenek P. Bazant and Jaime Planas. 1997. Crc Press.
- "Elementary Engineering Fracture Mechanics", 4th Editions. Broek D. 1986. Martinus Nijhoff Publishers
- "Advanced Fracture Mechanics". Kanninen M. and Popelar C. 1985. Oxford University Press. New York.

La Bibliografía indicada se encuentra disponible para su consulta en la cátedra.


"Programa Aprobado en la 56º Sesión Ordinaria del H. Consejo Académico el 29/03/2004".

ACTIVIDADES PRÁCTICAS

Las actividades prácticas consistirán en:4.1. Ensayos de laboratorioSe realizarán dos (2) prácticas de laboratorio en las que se le presentarán al alumno las técnicas experimentales y los métodos de ensayos normalizados mas importantes para la caracterización fractomecánica de los materiales de uso estructural, y la determinación de los parámetros de diseño utilizados en el cálculo fractomecánico de las estructuras. Cada uno de estos labotratorios tendrá una duración de dos (2) horas, y los alumnos deberán presentar un informe escrito con los resultados de los ensayos realiazados y una desctripción de los métodos de ensayo utilizados.4.2. Trabajo de GabineteDurante el curso se incluirán seis (6) horas de actividad de gabinete en el que se lo introducirá al alumno en el manejo de un programa comercial de elementos finitos con aplicación al cálculo fracto-mecánico de estructuras y elementos estructurales. Cada alumno deberá acreditar el aprendizaje de las técnicas enseñadas mediante la resolución de un problema estructural haciendo uso del progra-ma. Para dicha actividad la cátedra dispone del sofware y del hardware necesario.4.3. Resolución de ejercicios de aplicaciónComo parte de la formación práctica se incluye la resolución de problemas típicos vinculados con los distintos temas teóricos y prácticos que constituyen el contenido de la asignatura. Para ello al finalizar cada unidad temática el profesor dictará una serie de problemas que deberán ser resueltos de mane-ra individual o grupal por los alumnos. Una vez resueltos los mismos, los alumnos expondrán pública-mente los resultados obtenidos y se establecerá una ronda de discución para aclarar y afianzar los conceptos teóricos y prácticos involucrados en cada ejercicio, haciendo hincapie en los alcances y limitaciones de los métodos y procedimientos de resolución empleados. Para la exposición de los distintos problemas se ha asignado una carga horaria distribuida a lo largo del curso de ocho (8) horas.

METODOLOGÍA DE ENSEÑANZA

Al comienzo del curso la cátedra informará al alumno sobre el cronograma de clases teóricas, prácti-cas y de laboratorio incluyendo los contenidos temáticos que se abordarán en cada caso. Asimismo se le informará sobre el régimen de cursada, la metodología de evaluación y las fechas previstas para las mismas.La asignatura se encuentra organizada para la atención de alumnos que cursen por Promoción Di-recta y por Promoción por Examen Final, y se basa en el dictado de clases teóricas, la realización de trabajos prácticos de gabinete y de experiencias en laboratorio. El dictado de las clases teóricas parte de la base de que el alumno ha leído el tema en su casa de modo que el docente concentrará sus explicaciones en los conceptos que considere más importantes y/o dificultosos, y en las preguntas que formulen los alumnos. El alumno contará con el material bi-bliográfico necesario para el seguimiento de la asignatura sobre la base de la bibliografía y apunes provistos por la Cátedra. Se procurará que el alumno tenga una necesidad mínima de tomar notas de clase de modo de poder concentrarse en las explicaciones, preguntas y comentarios que vayan generándose. Asimismo de esta forma será más fácil que se produzca un intercambio de preguntas y respuestas dado que el alumno podrá centrar su atención en la clase y no en la confección de sus apuntes.Conjuntamente con el dictado de las clases teóricas se realizarán actividades prácticas en laboratorio y en gabinete Las trabajos de gabinete consistíran en la resolución de problemas y ejercicios de aplicación relacionados a casos reales. Estas actividades serán abordadas por el alumno de manera individual y se realizarán en presencia del docente quien asistirá al alumno en la realización de estos trabajos. Los trabajos en gabinete tiene por objetivos consolidar en el alumno los conocimientos teóricos impartidos en clase y vincularlos con la resolución de problemas concretos de la práctica profesional. Asimismo se procurará desarrollar en el estudiante habilidades en el manejo de sowfare específicos.Las prácticas en laboratorio se desarrollarán por comisiones de no mas de 6 alumnos bajo la tutoría del docente. El alumno deberá asistir a la práctica con la guía del trabajo de laboratorio leída de modo que el docente pueda centrar sus explicaciones en los conceptos más importantes de la misma. Estas prácticas tienen por objeto enseñarle al alumno el equipamiento, las técnicas de medición y los métodos experimentales más usuales para el estudio y caracterización de las propiedades en fractura de los materiales mas usuales en la práctica profesional. La asistencia a las prácticas de laboratorio será obligatoria para todos los alumnos, tanto en régimen de Promoción Directa como de Promoción por Exámen Final. Además de la asistencia, los alumnos deberán rendir y aprobar individualmente la práctica de laboratorio previa presentación de un informe escrito que será evaluado por el auxiliar docente.

SISTEMA DE EVALUACIÓN

La metodología de evaluación se regirá de acuerdo a lo dispuesto en la Ordenanza Nº 028/02 de la Facultad.A mediados y al final del semestre se tomarán las evaluaciones parciales en oportunidad de los dos períodos de dos semanas consecutivas fijados por la Facultad a tal efecto. En la primera semana se tomará la primera fecha de cada parcial y en la segunda su recuperatorio. Las fechas de los exáme-nes se coordinarán a través de la Jefatura de Departamento de modo de evitar superposiciones. Al final del semestre se tomará asimismo una evaluación "flotante" en la que se podrá recuperar la teoría de uno cualquiera de los parciales y/o la parte práctica de uno cualquiera de los parciales. Los parciales estarán divididos en una parte teórica y otra práctica. Cada una de estas partes se aprobará y/o recuperará separadamente. Para facilitar la autoevaluación del alumno y la evaluación continuada por parte del docente, los alumnos que cursen la asignatura en la modalidad de Promoción Directa deberán realizar pruebas evaluatorias semanales que se calificarán como ¨aprobadas¨ o ¨desaprobadas¨. En estas pruebas se evaluará de forma expeditiva la asimilación de los contenidos impartidos en la semana. Para obtener la aprobación de la materia por Promoción Directa se requiere que el alumno: a) apruebe el 100% de los trabajos prácticos de laboratorio, b) haya rendido al menos el 80% del total de las pruebas evaluatorias, c) haya aprobado al menos el 60% del total de las pruebas evaluatorias, y d) alcance en cada evaluación parcial una nota mayor o igual a cuatro en la parte teórica y práctica respectivamente, y tenga un promedio mayor o igual que seis entre las notas de los parciales, tanto para la parte práctica como para la parte teórica.Para obtener la aprobación de la materia por Promoción por Examen Final se requiere que el alumno: a) apruebe el 100% de los trabajos prácticos de laboratorio, b) alcance en cada evaluación parcial una nota mayor o igual a cuatro en la parte práctica, y c) rinda y apruebe el examen final en las mesas examinadoras convocadas por la facultad para tales efectos.

MATERIAL DIDÁCTICO


ACTIVIDAD LABORATORIO-CAMPO


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