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(Gua Laboratorio Mecnica de Materiales)

Edwin Medina Bejarano

OBJETIVOS

Analizar el comportamiento

uniaxial. Reconocer y determinar de manera prctica las distintas propiedades mecnicas de los ma

sometidos a esfuerzos de tensin o traccin. Reconocer y diferenciar los estados zona elstica y zona plstica de los metales. Construir e interpretar la grfica Esfuerzo Vs Deformacin Calcular el modulo de

porcentaje de alargamiento y de reduccin de rea de los metales entre otras. Medir la resistencia a fluencia o esfuerzo de fluencia de los materiales. Observar y reconocer

ductilidad y fragilidad (en cuanto a su tolerancia a la deformacin).

INTRODUCCIN

Muchos materiales cuando estn en servicio estn sujetos a fuerzas o cargas. En tales condicioneconocer las caractersticas del material para disear el instrumento donde va a usarse de tal forma que los esfuerzos a los que vaya a estar sometido no sean excesivos y el material no se fracture. El comportamiento mecnico de un material es el reflejo de la relacin entre su respuesta o deformacin ante una fuerza o carga aplicada.

Laboratorio Mecnica de Materiales)

ENSAYO DE TENSIN O TRACCIN

comportamiento de los materiales metlicos al ser sometidos a un esfuerzo de tensin

Reconocer y determinar de manera prctica las distintas propiedades mecnicas de los masometidos a esfuerzos de tensin o traccin. Reconocer y diferenciar los estados zona elstica y zona plstica de los metales.Construir e interpretar la grfica Esfuerzo Vs Deformacin para el ensayo de tensinCalcular el modulo de elasticidad, limite elstico. Esfuerzo ltimo a la tensin y esfuerzo de ruptura, porcentaje de alargamiento y de reduccin de rea de los metales entre otras.Medir la resistencia a fluencia o esfuerzo de fluencia de los materiales. Observar y reconocer las posibles diferencias que presentan los diversos materiales en cuanto a ductilidad y fragilidad (en cuanto a su tolerancia a la deformacin).

Muchos materiales cuando estn en servicio estn sujetos a fuerzas o cargas. En tales condicioneconocer las caractersticas del material para disear el instrumento donde va a usarse de tal forma que los esfuerzos a los que vaya a estar sometido no sean excesivos y el material no se fracture. El comportamiento

s el reflejo de la relacin entre su respuesta o deformacin ante una fuerza o carga

Los trminos ensayo de tensin y ensayo de comprensin se usan normalmente a la hora de hablar de ensayos en los cuales una probeta preparada es sometida a una carga unia(esttica) hasta que ocurre la falla. En un ensayo de tensin simple, la operacin se realiza sujetando los extremos opuestos de la pieza de material y separndolos. En un ensayo de comprensin, se lograsometiendo una pieza de material a una carga en los extremos que produce una accin aplastante. En un ensayo de tensin, la probeta se alarga en una direccin paralela a la carga aplicada; en un enscomprensin, la pieza se acorta. Dentro de los lmites de lo prcticoresultante de la carga se hace coincidiendo con el eje longitudinal de la probeta.

TENSION

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metlicos al ser sometidos a un esfuerzo de tensin

Reconocer y determinar de manera prctica las distintas propiedades mecnicas de los materiales

Reconocer y diferenciar los estados zona elstica y zona plstica de los metales. para el ensayo de tensin.

elasticidad, limite elstico. Esfuerzo ltimo a la tensin y esfuerzo de ruptura, porcentaje de alargamiento y de reduccin de rea de los metales entre otras.

las posibles diferencias que presentan los diversos materiales en cuanto a

Muchos materiales cuando estn en servicio estn sujetos a fuerzas o cargas. En tales condiciones es necesario conocer las caractersticas del material para disear el instrumento donde va a usarse de tal forma que los esfuerzos a los que vaya a estar sometido no sean excesivos y el material no se fracture. El comportamiento

s el reflejo de la relacin entre su respuesta o deformacin ante una fuerza o carga

Los trminos ensayo de tensin y ensayo de comprensin se usan hablar de ensayos en los cuales una probeta

uniaxial gradualmente creciente hasta que ocurre la falla. En un ensayo de tensin simple, la

los extremos opuestos de la pieza de ial y separndolos. En un ensayo de comprensin, se logra

sometiendo una pieza de material a una carga en los extremos que ensayo de tensin, la probeta se

alarga en una direccin paralela a la carga aplicada; en un ensayo de ta. Dentro de los lmites de lo prctico, la coincidiendo con el eje longitudinal de la

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Exceptuando algunas piezas de ensayo arbitrariamente formadas, las probetas son cilndricas o prismticas en su forma y de seccin transversal constante a lo largo del tramo dentro del cual las mediciones se toman. Las probetas en comprensin quedan limitadas a una longitud tal que el pandeo debido a la accin columnar no constituya un factor.

Los ensayos estticos de tensin y de comprensin son los ms realizados, adems de ser los ms simples de todos los ensayos mecnicos. Estos ensayos implican la normalizacin de las probetas con respecto a tamao, forma y mtodo de preparacin y la de los procedimientos de ensayo. El ensayo de tensin es el apropiado para uso general en el caso de la mayora de los metales y aleaciones no ferrosos, fundidos, laminados o forjados; para los materiales quebradizos (mortero, concreto, ladrillo, cermica, etc) cuya resistencia a la tensin es baja, en comparacin con la resistencia a la comprensin.

PRACTICA DE LABORATORIO

EL conocimiento de las propiedades de los materiales utilizados en Ingeniera es un aspecto fundamental para el diseador en su propsito de desarrollar las mejores soluciones a las diversas situaciones que se presentan en su cotidiano quehacer. La realizacin correcta de ensayos en los materiales, nos permite conocer su comportamiento ante diferentes circunstancias, al igual que la determinacin de sus propiedades fundamentales.

En este laboratorio analizaremos el comportamiento del acero al ser sometido a un esfuerzo de tensin uniaxial. El ensayo se realiza en una Mquina Universal De Ensayos (REF. UH 50-A Shimatzu) y la operacin consiste en someter una probeta a una carga uniaxial gradualmente creciente (es decir, esttica) hasta que ocurra la falla.



PROCEDIMIENTO

a. Medicin de la probeta: Antes de comenzar a realizar los ensayos de tensin se deben tomar las respectivas medidas dimensionales de las probetas. Este procedimiento de medicin es efectuado con un gran cuidado y debe implementarse la correcta utilizacin del Calibrador "pie de rey", y la regla un instrumento de medicin de vital importancia para tomar el valor de nuestros datos.

Para tomar las medidas de nuestras probetas utilizaremos las unidades del sistema mtrico internacional (SI) expresando dichas medidas en milmetros (mm). Es muy importante ser bastante cuidadosos en la toma de estas medidas ya que despus de someter las probetas a los ensayos de tensin se van a ser unas comparaciones finales, tanto en la longitud de la probeta como el dimetro de la misma.

b. Programacin y puesta a punto de la maquina universal de ensayos: Paso siguiente con la ayuda del encargado le laboratorio o el docente procedemos a calibrar y programar el software de la maquina universal para poder realizar el ensayo de tensin segn los parmetros establecidos; Para poder realizar esto tenemos que reconocer y manejar unos conceptos bsicos de servirn como datos de entrada y mecanismo de clculo para la maquina universal como son:



1. Deformaciones elsticas: en esta zona las deformaciones se reparten a lo largo de la probeta, son de pequea magnitud y, si se retirara la carga aplicada, la probeta recuperara su forma inicial. Ley de Hooke: Aplica solamente a la zona elstica de los materiales y dice que el esfuerzo axial () es directamente proporcional a la deformacin unitaria axial () y que la constante de proporcionalidad entre los dos es el mdulo de elasticidad (E).

E

2. Fluencia o cadencia: Es la deformacin brusca de la probeta sin incremento de la carga aplicada.

3. Deformaciones plsticas: si se retira la carga aplicada en dicha zona, la probeta recupera slo parcialmente su forma quedando deformada permanentemente.

4. Estriccin: Llegado un punto del ensayo, las deformaciones se concentran en la parte central de la probeta aprecindose una acusada reduccin de la seccin de la probeta, momento a partir del cual las deformaciones continuarn acumulndose hasta la rotura de la probeta por ese zona.

5

. Porcentaje de elongacin (estiramiento): La cantidad de elongacin que presenta una muestra bajo tensin durante un ensayo proporciona un valor de la ductilidad de un material. La ductilidad de los materiales comnmente se expresa como porcentaje de la elongacin.

%

100%

6. Porcentaje de reduccin de rea: Este parmetro tambin da una idea acerca de la ductilidad del material. Utilizando la medida de los dimetros inicial y final, puede determinarse el porcentaje de reduccin en el rea a partir de la ecuacin

%

100%



c. d. Realizacin de la prueba y toma de los datos:

La mquina universal impone la deformacin desplazando el cabezal mvil a una velocidad seleccionable. La celda de carga conectada a la mordaza fija entrega una seal que representa la carga aplicada load en toneladas fuerza (Tf). La maquina tambin poseen un potencimetro lineal el cual toma los datos de posicin los cuales denomina Stroke en milmetros (mm); resultando as una tabla de datos donde tenemos una relacin de la carga y el estiramiento del material como lo muestra la siguiente tabla.

e. Convertir y guarda los datos en formato Excel La mquina universal nos entrega una serie de datos en una tabla similar a la mostrada en la imagen anterior, Estos datos se encuentran bajo una extensin *.TXT y para poder realizar el anlisis en necesario realizar una conversin de dicho formato al utilizado por Excel. A continuacin se describe como hacer dicha conversin, siga cuidadosamente los

Los valores resaltados en el cuadro rojo,

son datos suministrados por el ensayo,

indispensables para poder realizar el

anlisis del mismo. realizar



siguientes pasos esto le garantizara el que a la hora de procesar los datos no tenga ningn inconveniente:

Ingrese el programa Word Pad siguiendo la siguiente ruta:

Inicio / todos los programas / accesorios / WordPad.

Ejecute Abrir un Archivo, y seleccione abrir archivos tipo texto en la parte inferior de la ventana

Enseguida seleccione el archivo texto donde fueron registrados los datos de la prueba y proceda a aceptar y abrir el archivo.



El paso siguiente es convertir todos los puntos del archivo en comas para que el programa Excel los reconozca como decimales y no altere el valor de los datos obtenidos. Este procedimiento se realiza de la siguiente manera:

En la parte superior de la ventana del Word Pad desplegamos el men de edicin y activamos la opcin de remplazar.

Enseguida Aparecer la siguiente ventana con la opcin de BUSCAR en la cual se indica que busque los puntos (.) y la opcin de REEMPLAZAR POR en la cual se indica que remplaze por comas (,); Se le dice remplazar todo y automticamente el programa remplaza los puntos por comas.

Finalmente se guarda el archivo modificado y se abre en Excel de la siguiente manera

Ingrese el programa Word Pad siguiendo la siguiente ruta:

Inicio / todos los programas / Microsof Office / Excel.



Ejecute Abrir un Archivo, y seleccione abrir archivos tipo texto en la parte inferior de la ventana

Enseguida seleccione el archivo texto donde fueron registrados los datos de la prueba que modificamos con el Word Pad. y proceda a aceptar y abrir el archivo.

Aparecer un cuadro (Asistente para importar texto Paso 1 de 3) con las siguientes caractersticas, no modifique nada y seleccionamos siguiente.



En el cuadro paso 2 de 3 Activamos la casilla Punto y Coma. Seleccionamos siguiente.

En el ltimo cuadro 3 de 3 seleccionamos Finalizar sin modificar nada.

Si realizo correctamente el procedimiento los datos quedarn organizados por columnas y fciles de manejar para as poder trabajarlos y realizar los anlisis que se desee.

Finalmente procedemos a guardar los datos cambiando la extencion *.txt Por la extencion propia del Excel.



ACTIVIDA E INFORME DEL LABORATORIO

DETERMINE Bajo qu tipo de normas se pueden realizar los ensayos de tensin o traccin. Tomando varios puntos de la zona elstica y calcule la pendiente respectiva, correspondiente al

mdulo de elasticidad. (E). La resistencia a la fluencia, Sy. En caso de ser necesario puede emplear la Convencin del 0,2% de

deformacin. La resistencia mxima a la traccin, Sut. La resistencia y el esfuerzo de fractura, Sf y sf respectivamente. Describa el tipo de fractura presente en el material y concluya el tipo de fractura presente en el ensayo

y qu tipo de informacin nos brinda. Elabore una ficha tcnica con los resultados obtenidos en el ensayo resaltando las caractersticas y las

propiedades del material que fue sometido al ensayo. Finalmente calcule el porcentaje de reduccin de rea (%A) y el porcentaje de elongacin (%elong).

GRFICAS Construya la grfica esfuerzo contra deformacin, previamente pasando las unidades ledas del equipo

(load en toneladas) a unidades de esfuerzo y el desplazamiento (stroke en milmetros) dividiendo entre la longitud inicial para obtener unidades adimensionales.

Detalle sobre la grfica el esfuerzo de fluencia (Sy), ltimo a la tensin (Sut) y esfuerzo de fractura (Sf).

Nota. El informe no deber exceder las 10 pginas.

BIBLIOGRAFIA

Hibbeler R, Mecnica de Materiales. Tercera Edicin. Prentice-Hall Hispanoamericana SA. Mxico D.F., 856 pginas

Riley W, Mecnica de Materiales. Primera Edicin. Limusa Wiley. Mexico D. F. 708 paginas

Mott R. Resistencia de Materiales Aplicada. Tercera Edicin. Prectice-Hall Hispanoamericana SA. Mexico D.F., 640 pginas.

Norton R, Diseo de Mquinas. Primera Edicin. Prentice-Hall Hispanoamericana S.A Mxico D.F., 1048 pginas.

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