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Universidad Pública de Navarra
| Código: 72148 | Asignatura: Fundamentos y aplicaciones de mecánica de la fractura | ||||
| Créditos: 3 | Tipo: Obligatoria | Curso: 1 | Periodo: 1º S | ||
| Departamento: Ingeniería Mecánica, Energética y de Materiales | |||||
| Profesorado: | |||||
| GARCIA ZABALEGUI, FRANCISCO JAVIER [Tutorías ] | BERLANGA LABARI, CARLOS (Resp) [Tutorías ] | ||||
Descripción/Contenidos
Introducción histórica a la Mecánica de la fractura, Conceptos fundamentales de Mecánica de la
fractura, Mecánica de la fractura con comportamiento elástico-lineal, Aplicaciones de la Mecánica lineal
de la fractura, Mecánica no lineal de la fractura, Métodos de ensayo para el estudio de la Mecánica de la
fractura y la Propagación de grietas por fatiga, Influencia de los factores metalúrgicos en la tenacidad,
Mecanismos de fractura en metales, Mecanismos de fractura en no metales.
Descriptores
Modelos lineales y no lineales, Propagación de grietas, Ensayos, Fractura en materiales metálicos y no metálicos.
Competencias genéricas
CB6 - Poseer y comprender conocimientos que aporten una base u oportunidad de ser originales en el desarrollo y/o aplicación de ideas, a menudo en un contexto de investigación.
CB7 - Que los estudiantes sepan aplicar los conocimientos adquiridos y su capacidad de resolución de problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios (o multidisciplinares) relacionados con su área de estudio.
CB8 - Que los estudiantes sean capaces de integrar conocimientos y enfrentarse a la complejidad de formular juicios a partir de una información que, siendo incompleta o limitada, incluya reflexiones sobre las responsabilidades sociales y éticas vinculadas a la aplicación de sus conocimientos y juicios
CB9 - Que los estudiantes sepan comunicar sus conclusiones ¿y los conocimientos y razones últimas que las sustentan¿ a públicos especializados y no especializados de un modo claro y sin ambigüedades
CB10 - Que los estudiantes posean las habilidades de aprendizaje que les permitan continuar estudiando de un modo que habrá de ser en gran medida autodirigido o autónomo.
CG1 - Que los estudiantes sepan aplicar los conocimientos adquiridos y su capacidad de resolución de problemas en entornos nuevos o poco conocidos dentro de contextos más amplios, habitualmente multidisciplinares, relacionados con la caracterización, comprensión, diagnóstico, elección de materiales y diseño y gestión de los procesos de fabricación y tratamiento correspondientes.
CG2 - Que los estudiantes sean capaces de integrar conocimientos y enfrentarse a la complejidad de formular juicios a partir de una información que, siendo incompleta o limitada, incluya reflexiones sobre las responsabilidades económicas, medioambientales, sociales y éticas vinculadas a la aplicación de sus conocimientos y juicios.
CG3 - Que los estudiantes sepan comunicar sus conclusiones (y los conocimientos y razones últimas que las sustentan) tanto oralmente como por escrito, a públicos especializados y no especializados en materiales y procesos de fabricación, de un modo claro y sin ambigüedades, adaptándose siempre a las prácticas y formas de expresión de cada entorno concreto.
CG4 - Que los estudiantes posean las habilidades de aprendizaje que les permitan continuar estudiando, una vez finalizado el máster, de un modo que habrá de ser en gran medida autodirigido o autónomo.
CG5 - Que los estudiantes sean capaces de identificar y relacionarse con los foros nacionales e internacionales, centros de investigación, científicos y profesionales, de las áreas de materiales y de procesos de fabricación, especialmente con aquellos grupos que detentan el liderazgo de sus especialidades a nivel nacional e internacional.
CG6 - Que los estudiantes adquieran la formación y destrezas propias de un investigador científico, particularmente su espíritu crítico, su capacidad de identificación, análisis y contraste de las fuentes solventes de información, el método y el rigor a la hora de plantear propuestas, proponer modelos, realizar experimentos y analizar resultados, así como la precisión y la moderación a la hora de emitir juicios.
Competencias específicas
CE1 - Que los estudiantes posean conocimientos fundamentales sobre las bases teóricas, físicas y químicas de la naturaleza, propiedades y comportamiento de los materiales.
CE3 - Que los estudiantes conozcan y sepan aplicar modelos teóricos y herramientas físicas y matemáticas (incluyendo simulaciones numéricas) al diagnóstico y resolución de problemas, tanto de materiales como de procesos de fabricación.
CE4 - Que los estudiantes conozcan y sepan aplicar las técnicas experimentales necesarias para el análisis y caracterización de los materiales y su comportamiento en servicio.
CE6 - Que los estudiantes interioricen la naturaleza multidisciplinar de la Ingeniería de Fabricación y de la Ciencia de Materiales, siendo conscientes de los distintos conocimientos y tecnologías necesarios para trabajar con éxito en dichos campos.
CE7 - Que los estudiantes no pierdan de vista los aspectos relacionados con gestión, calidad y logística de las decisiones que puedan tomar como resultado de sus análisis de un problema.
CE8 - Que los estudiantes entiendan y sepan evaluar el impacto de sus diagnósticos y decisiones en los contextos económico, ambiental y social.
Resultados aprendizaje
Conocer y aplicar la teoría de la fractura y fatiga de los materiales.
Calcular el numero de ciclos segun las diferentes teorias de fatiga
Relacionar el comportamiento mecánico de los materiales con sus aspectos microestructurales
Conocer los ensayos que los caracterizan y el formulismo matemático que permite su incorporación al diseño y al cálculo mecánico
Identificar y resolver problemas aplicando los conocimientos adquiridos
Metodología
Metodologías Docentes
Clases Magistrales
Clases Prácticas
Trabajo en Grupo
Trabajo Autónomo
Tutorías
Actividades Formativas
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ACTIVIDAD FORMATIVA |
HORAS |
PRESENCIALIDAD |
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Clases expositivas/participativas |
22 |
100% |
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Prácticas |
5 |
100% |
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Actividades de aprendizaje cooperativo y realización de proyectos en grupo |
10 |
0% |
|
Estudio y trabajo autónomo del estudiante |
35 |
0% |
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Tutorías y pruebas de evaluación |
3 |
100% |
Evaluación
|
SISTEMA DE EVALUACIÓN |
PONDERACIÓN MÍNIMA |
PONDERACIÓN MÁXIMA |
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Pruebas globales de evaluación de conocimiento (examen tipo test, examen final, etc.) |
70.0 % |
70.0 % |
|
Pruebas de seguimiento continuo (trabajos propuestos, guiones de prácticas, etc.) |
15.0 % |
15.0 % |
|
Trabajos y presentaciones orales (individuales y/o en grupo) |
15.0 % |
15.0 % |
Temario
Contenidos
1. Caracterización materiales
Problema resistente. Conceptos carga estática y dinámica Aspectos macroscópicos en la rotura estática. Aspectos microscópicos en la rotura por fatiga (carga dinámica). Tension plana. Deformacion plana
2. Método Cálculo. Curvas S-N
Determinacion curvas S-N. Limite Fatiga. Expresion y campo aplicacion curvas S-N. Efectos concentracion tensiones y tension media sobre curva S-N.
3. Método Cálculo. Curva e-N
Control por tensión y control por deformación. Curva cíclica. Determinacion curvas e-N. Efectos concentracion tensiones y tension media sobre curva e-N. Parametro PSWT. Regla Lineal. Regla de Neuber. Modelo energia densidad deformación.
4. Crecimiento Grieta y Fractura
Mecanica de la fractura elástico lineal (LEFM) . Factor intensidad tensiones. Zona plástica extremo grieta. Tenacidad a la fractura. Curvas crecimiento grieta. Ley de Paris. Mecanica de la fractura elástico plástica. Integral J y crecimiento de grieta
5. Criterio energético de fractura.
6. Tenacidad y micromecanismos de fallo. Tenacidad al impacto. Curva de transición dúctil-frágil. Factores influyentes en la tenacidad de los materiales. Microestructuras y micromecanismos de fallo: Microestructura de los materiales. Mecanismos de endurecimiento. Mecanismos de rotura. Fractura dúctil, fractura frágil y fractura intergranular. Formas de incrementar la tenacidad de los materiales. Micromecanismos de fractura dúctil y frágil. Tensión teórica de clivaje. Teoría de Griffith.
7. Ensayos y técnicas utilizados en mecánica de la fractura. Ensayo ASTM E399. Ensayo de Charpy instrumentado. Desplazamiento de la abertura del extremo de la grieta (CTOD). Fotoelasticidad.
8. Mecánica de la fractura de materiales metálicos, poliméricos, cerámicos y compuestos.
9. Fractura debido a factores ambientales. Corrosión bajo tensión. Fragilización por hidrógeno. Corrosión-fatiga.
PRÁCTICAS
Práctica nº1. Estudio y análisis de roturas producidas en componentes ingenieriles.
Práctica nº2. Utilización del programa Vindio para cálculos de mecánica de la fractura y fatiga.
Practica nº3. Maquinas y Ensayos. Visita laboratorio
Bibliografía
Acceda a la bibliografía que el profesorado de la asignatura ha solicitado a la Biblioteca.
BÁSICA
- D.Broek (1991). Elementary engineering fracture mechanics. Kluwer Academic Publishers
- T.L.Anderson (1994). Fracture mechanics fundamentals and applications. CRC
- Ralph Stephens. Ali Fatemi (2001) Metal Fatigue in Engineering
R.W.Hertzberg (1989). Deformation and fracture mechanics of engineering materials. John Wiley & Sons
-
- J.L.Arana y J.J.González (2002). Mecánica de la fractura. Universidad del País Vasco
Bibliografía complementaria
- J.A.McKevily (2002). Metal failures mechanisms, analysis, prevention. Joh
- J.A.Collins (1993). Failure of materials in mechanical design: analysis, prediction, prevention. John Wiley & Sons