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Módulo de elasticidad

El módulo de elasticidad es un parámetro material frecuentemente requerido en el cálculo estático de los componentes. Si una fuerza de tracción actúa sobre un cuerpo sólido, esta reacciona con un cambio en la longitud. Se crean fuerzas internas en el cuerpo, que invierten el cambio de longitud en cuanto cesa la fuerza de tracción externa. Si el tamaño de la fuerza de tracción se encuentra por debajo de un valor límite dependiente del material, la fuerza y el cambio de longitud son proporcionales entre sí. Esta relación se conoce como la Ley de Hooke.

Para lograr resultados comparables, la fuerza de tracción está relacionada con el área de la sección transversal del componente descargado. El cociente de fuerza y sección transversal es la tensión.

El cambio de longitud está relacionado con la longitud del componente descargado por la misma razón. El cociente entre el aumento de la longitud y la longitud original es la elongación.

La relación entre el estrés y la tensión se llama módulo E. El valor se da en la unidad de medida N / m². Esta unidad de medida es matemáticamente consistente con la unidad de medida Pascal utilizada para el tamaño físico de la presión. En algunas tablas, esta unidad de medida también se utiliza para el módulo de elasticidad.

La determinación del módulo de elasticidad tiene lugar en el contexto de un ensayo de tracción. En el ensayo de tracción, un espécimen es cargado con dimensiones definidas con precisión por una fuerza de tracción creciente hasta que el espécimen se desgarra. El resultado es una característica del diagrama de tensión-deformación del material. A partir de la curva de este diagrama, se puede calcular el módulo de elasticidad y la fuerza de tracción. Otras características son el límite elástico, el alargamiento de rotura y la constricción de la fractura.

Las condiciones para el ensayo de tracción se especifican en diferentes normas para los distintos grupos de materiales. Se tiene en cuenta que, por ejemplo, los metales, los plásticos, los adhesivos o las fibras textiles reaccionan de forma diferente a las tensiones de tracción.

Aplicaciones con módulo elástico

Aplicación: Análisis de aditivos orgánicos en morteros de cemento

El análisis de los aditivos orgánicos en el mortero de cemento

Introducción y aplicación: El mortero de cemento a menudo se modificará con aditivos orgánicos (polímero) para aplicaciones de servicio, por ejemplo, para optimizar la adhesión al subsuelo, para disminuir el módulo de elasticidad del mortero endurecido respectivamente para aumentar la elasticidad.
Los principales componentes de los aditivos son el polímero termoplástico o la mezcla de polímeros. Un control de calidad del mortero polimerizado PCC (Polymer Cement Concrete) incluye la identificación y la cuantificación de los aditivos orgánicos en la mezcla seca y también en el mortero endurecido.

Análisis mediante espectroscopia IR: Para la identificación de los aditivos orgánicos se utilizó el oscilo υ-C-H (2840 – 3110 cm-1), ya que por debajo de 1700 cm-1 se producen vibraciones de grupos inorgánicos.

Aplicación: Evaluación de la muestra de elastómero

Evaluación de las muestras de elastómero

Introducción y aplicación: Un elastómero es un polímero con la propiedad de la elasticidad. Las largas cadenas de polímeros se entrecruzan durante el curado. La estructura molecular de los elastómeros se puede imaginar como una estructura de “espaguetis y albóndigas”, con las albóndigas significando enlaces cruzados. La elasticidad se deriva de la capacidad de las largas cadenas de reconfigurarse para distribuir un estrés aplicado. Los enlaces cruzados covalentes aseguran que el elastómero volverá a su configuración original cuando se elimine el estrés. Sus principales usos son para sellos, adhesivos y piezas flexibles moldeadas.

Análisis usando TMAEn la imagen se puede ver un elastómero que fue desarrollado específicamente para su uso a temperaturas superiores a 0 °C. El punto de cristal está a 29,9 °C. Si la temperatura se incrementa más, una dilatación adicional del material en el rango elástico es visible. La gama plástica del material aún no se ha alcanzado.