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Ensayo Experimental  

Tal  y  como  decíamos  en  la  página  anterior,  en  este  nuevo  bloque  vamos  a describir de manera escueta cómo se realizó el ensayo en el Laboratorio de Elasticidad y Resistencia  de Materiales  (LERM)  del  cual  se  obtuvieron  los  valores  que  nos  han servido ya de patrón en los bloques anteriores (1D y 3D). 

 Una vez se determinó el tipo de ensayo que se iba a realizar, un ensayo de flexión en tres puntos, se escogió un útil usado en flexión de paneles sandwich y se modificó para que la zona de carga fuese de un solo punto, ya que el útil puede ser configurado para realizar ensayos en  tres o cuatro puntos. Una vez hecho esto  se pasó a posicionar  la aleta sobre los apoyos y tras asegurar esta posición, se colocó el útil de medida sobre el que se apoyaría el extensómetro.  Pasamos  a  ver  la  configuración  del  ensayo  de  manera  gráfica:  En  primer  lugar representamos la configuración esquemática del ensayo y luego vemos cómo quedaron instalados el útil y la pieza sobre la máquina de ensayos.     

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Fig.48. - Configuración del ensayo de flexión: modelo (arriba) y foto en el LERM (abajo).    Los  primeros  pasos  a  dar  en  el  ensayo  consistieron  en  comprobar  la  temperatura ambiental y humedad relativa. Acto seguido se calibró el extensómetro, se hizo posar el  útil  de  aplicación  de  la  carga  sobre  la  aleta,  para  tomar  este  primer  punto  como punto  de  partida,  y  declaramos  una  velocidad  de  ensayo.  Éste  se  controló  en desplazamiento, con lo cual la carga aplicada en cada instante sería variable en función de la rigidez de la aleta. Inicialmente se probó una velocidad de 2 mm/min, se hicieron sendas pruebas y más tarde se volvió a realizar el ensayo con 3 mm/min de velocidad de desplazamiento preescrito y se cortó la aplicación de carga en 296 N.  Los puntos devueltos por el software de la máquina de ensayo se recogen en el anexo: Hoja de resultados del ensayo en el LERM.  

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Fig.50. - Captura de la pantalla durante el ensayo.

 Tras  examinar  la  hoja  de  resultados pudimos  comprobar  que  se  obtenía un  rango  de  desplazamientos registrados por el extensómetro en el que  la carga requerida para producir tal desplazamiento ni aumentaba y ni era  lo  suficientemente  importante como  para  quedar  registrada  por  el software.  Este  rango  se  daba  en  los primero instantes del ensayo. Con las pruebas  iniciales  se  comprobó  que esos  puntos  correspondían  con  el intervalo de tiempo en que la aleta se acomodaba  al  útil  y  rotaba  para alinear  los puntos de  carga  y  los de apoyo, oponiendo a esto una fuerza y momentos prácticamente nulos. Esto que  resaltamos  ahora  ya  se  ha comentado  en  los  bloques  anteriores dada  su  importancia  relativa  a  los errores  cometidos  en  los  modelos cuando la carga aplicada es muy baja.  Una  vez  conocido  esto,  se  pasó  a  eliminar  esos  datos  que  no  aportaban  valor significativo a la rigidez del elemento, obteniendo como resultado la gráfica siguiente:              

Fig.49. - El profesor Don Alberto Barroso manipula la máquina de ensayos en el LERM.

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0 1 2 3 4 5 6 7 8 90

50

100

150

200

250

300

X: 1.49Y: 50.3

X: 6.84Y: 249.9

X: 4.16Y: 150

X: 2.82Y: 100

Flecha [mm]

Car

ga [N

]Ensayo con los datos corregidos

X: 5.5Y: 200.2

    

             

Fig.51. - Gráfica corregida del ensayo de flexión.    En esta gráfica  se han  representado  los valores de  los puntos  con  carga  igual o más cercana a 50, 100, 150, 200 y 250 N. Se ha resaltado esto para luego poder usarlo como patrón de comparación en los modelos de los bloques anteriores.  Las características más destacadas son la linealidad de los resultados y la pendiente de la  recta. El  ensayo ha  sido  realizado  en un periodo  lineal de  la  carga, ya que no ha habido plastificaciones y  tampoco se han alcanzado valores de  la carga que pudieran traducirse en tensiones en las láminas cercanas a las nominales de resistencia última de éstas. Con esto estamos asegurando la integridad de estas láminas en todo el ensayo y que,  de  haber  registrado  la  recuperación,  el  extensómetro  hubiera  reproducido  la misma recta a medida que se descargaba la aleta. Hemos trabajado en todo momento en periodo elástico‐lineal.  La  proporcionalidad  de  los  valores  se  produce  con  errores  por  debajo  del  3%  y  la pendiente de  la  recta  se  sitúa  en un valor medio de  35.64 N/mm. Este valor podría recordar al módulo de elasticidad, pero no debemos olvidar que se trata de un ensayo de  flexión  y no de  tracción, por  lo  que  este  valor  es  significativo  en  la medida  que pudiera  servir para hacernos una  idea de  lo que  flexiona  el  elemento  a medida que aumentamos la  carga. Tampoco debemos caer en la imagen mental de un ensayo con viga en voladizo, ya que este ensayo no posee la misma topología. Como conclusión de este bloque podemos decir, en  términos más  ingenieriles, que el ensayo muestra una aleta que flexiona en tres puntos con una media de 0.028 mm/N, es decir, 2.75 mm de flecha en el punto de medida por cada 10 kg aproximadamente.