El módulo importa. Estructuras rígidas. Control de la flecha.
Selección de material por rigidez: la rigidez es el módulo por el momento de inercia. Un módulo alto permite estructuras rígidas más esbeltas.
Selección de material por rigidez
Son cosas distintas. El módulo es rigidez, es decir flecha. La resistencia es la carga de rotura. Un material rígido no tiene por qué ser el más resistente.
Principios clave.
El más alto de los corrientes
El acero al carbono tiene el módulo más alto entre los metales corrientes. En muchos diseños es el más rígido por unidad de masa.
Ligero, menos rígido
Un 35 % del módulo del acero. Hacen falta secciones mayores para igualar la rigidez.
Módulo intermedio
Un 55 % del módulo del acero. A veces da mejor rigidez por unidad de masa que el aluminio.
Ligero y de módulo bajo
Es el metal más ligero, pero de módulo bajo. Obliga a secciones voluminosas.
E de 70 a 700 GPa
La rigidez de un composite varía enormemente según la dirección de la fibra. El carbono unidireccional resulta extremadamente rígido.
E de 1 a 12 GPa
Los plásticos son de 50 a 200 veces menos rígidos que el acero. Hacen falta secciones mayores.
E de 8 a 15 GPa
La fibra de vidrio multiplica por 3 a 5 el módulo del plástico. Mejor que el material sin carga.
E de 200 a 500 GPa
Las cerámicas son rigidísimas pero frágiles. Para aplicaciones especializadas.
E de 20 a 30 GPa
Material de construcción. Otro campo de aplicación.
Preguntas frecuentes
Son cosas distintas. El módulo es rigidez, es decir flecha. La resistencia es la carga de rotura. Un material rígido no tiene por qué ser el más resistente.
El módulo específico es E/ρ. Aluminio y acero andan parejos; el composite de fibra de carbono queda muy por encima.
En voladizo, δ = FL³ / (3EI). La rigidez depende de E, que es el material, y de I, que es la geometría y va con el cubo de la dimensión.
A menudo sí. Al doblar la dimensión de la sección, la rigidez se multiplica por ocho. La viga en doble T logra mucha rigidez con menos material.
Aeronáutica, competición, bicicletas de altas prestaciones. Cuesta caro, pero en rigidez por unidad de masa no tiene rival.
En un diagrama de Ashby se representa E frente a ρ. En rigidez por unidad de masa, la frontera de Pareto la ocupan los composites y algunos metales.
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