ETSEIAT - UPC TRABAJO PRÁCTICO (TP) 1 · 1 Alum. 3* ETSEIAT - UPC TRABAJO PRÁCTICO (TP) 1: Ensayo...

TP1-Teoría Estructuras Aeronáuticas – Versión: Set. 2012

1

ETSEIAT - UPC

TRABAJO PRÁCTICO (TP) 1:

Ensayo de tracción de un metal

Ensayo de compresión de un material compuesto natural

Ensayos de cizalladura de dos metales

Entrega TP 1*: __/__/12

Nombres y Apellidos (En imprenta mayúscula)

Firma

Fecha de realización TP

Alumno 1

OLGA MARTOS JULIBERT / /12

Alumno 2

IRENE JIMENEZ FORTUNATO / /12

Alumno 3

XAVI PANEQUE LINARES / /12

Alumno 4

VALENTIN VALHONDO PASCUAL / /12

E-mail de contacto con el grupo:

Antes de iniciar este TP es importante recordar:

La presente portada siempre deberá formar parte del Informe a entregar.

Al finalizar cada sesión, solo los alumnos que hayan asistido a la totalidad de las actividades podrán firmar la planilla de asistencia que entregará el profesor.

La sola presentación del informe no acredita la asistencia a la sesión de ensayos.

Las solapas de las esquinas serán completadas y separadas por el profesor. Se entregarán a los autores como comprobante de la entrega. Deberán ser conservadas y presentadas a los efectos de cualquier trámite posterior en relación con este TP.

La fecha límite de entrega del informe será la correspondiente a la de realización del TP2 y será improrrogable.

Tienen prioridad de admisión en el grupo clase aquellos alumnos que estén matriculados en el grupo

programado.

Cuando se opte por Evaluación Presencial deberán asistir todos los miembros del grupo en el día y

horario pactado con el profesor. De no asistir alguno de los alumnos su evaluación será no presencial según el contenido del informe presentado (sin las modificaciones introducidas durante la evaluación).

No se evaluará material (fotos, gráficas, textos, etc.) que no sea de elaboración propia de los alumnos

salvo cuando se considere necesaria su inclusión para una mayor claridad y siempre citando la fuente utilizada. En el caso de las Normas, las fotocopias incluidas deberán acompañarse del recibo original emitido por la Biblioteca de la ETSEIAT u otro organismo autorizado por AENOR.

Firma

Profesor:

Entrega

TP1 TEA Alum.2:

Firma

Profesor:

Entrega

TP 1 TEA Alum. 1

Datos indicados con *, a completar por

el profesor

Entrega TP1 TEA

Alum. 3*:

__/__/12

Firma

Profesor:

MODELO EVALUACIÓN (Marcar con una X)

No presencial:

Presencial:

Entrega TP1 TEA

Alum. 4*:

__/__/12

Firma

Profesor:


2

1.- ENSAYO DE TRACCIÓN DE UN ACERO

1.1 Motivación e información de partida

Indicar brevemente la utilidad de este ensayo (3 aspectos como mínimo) y una de

las normas descriptiva de la metodología e indicar 3 aspectos relevantes de la

misma

Un ensayo de tracción sirve para determinar las características mecánicas de un

material, en este caso un acero. Los parámetros medidos más útiles para las

aplicaciones de ingeniería son la tensión en el límite de rotura, que mide la carga

máxima que puede soportar el material antes de romper; la tensión en el límite

elástico convencional, que mide la carga a partir de la cual el material queda

permanentemente deformado; la deformación porcentual nominal después de rotura,

que expresa el alargamiento total del material después de romper, el módulo de

Young, que es el cociente entre la tensión y la deformación, etc.

Norma

UNE-EN

ISO

6892-1

Aspecto 1: Probeta

Las probetas utilizadas para el ensayo pueden ser mecanizadas

o muestras sin mecanizar. La sección circular de las probetas

puede ser circular, cuadrada, rectangular, anular o de cualquier

otra forma constante (sólo en casos especiales). Las probetas

que se deben usar preferentemente tienen una longitud inicial

entre puntos que está relacionada directamente con el área

de la sección transversal inicial mediante la ecuación √

dónde k es una constante de proporcionalidad. Estas probetas

son las probetas proporcionales. El valor de k es generalmente

de 5,65, siempre que la longitud inicial entre puntos no sea inferior a . Cuando la sección transversal inicial sea

demasiado pequeña para cumplir este requisito puede usarse un

valor mayor de k, preferentemente 11,3 o bien podemos usar

una probeta no proporcional, donde es independiente de .

Norma

UNE-EN

ISO

6892-1

Aspecto 2: Determinación de Las dimensiones apropiadas de la probeta deberían medirse en

un número suficiente de secciones transversales perpendiculares

al eje longitudinal de la zona central de la longitud calibrada de

la probeta. Se recomienda un mínimo de tres secciones

transversales. El área de la sección transversal inicial es la

media de las medidas del área de la sección transversal y debe

calcularse a partir de las dimensiones apropiadas. La exactitud

de este cálculo depende del tipo de probeta. El error en la

determinación de la sección transversal inicial no debe exceder el . Como la mayor parte del error resulta normalmente de

la medida del espesor de la probeta, el error en la medida de la

anchura no debe exceder de . Se recomienda determinar el

área de la sección transversal inicial con una exactitud de o

mejor con el objetivo de obtener unos resultados con una

incertidumbre reducida.

Norma

UNE-EN

ISO

6892-1

Aspecto 3: Marcado de Debe marcarse cada extremo de la longitud inicial entre puntos mediante finas marcas, nunca mediante entalladuras que

podrían provocar una rotura prematura de la probeta. En el caso

de tener probetas proporcionales, la longitud inicial entre puntos

se calcula a partir de: √ y redondeamos el valor obtenido

al múltiplo más próximo de 5 mm, siempre que la diferencia

entre la longitud entre puntos marcada y la calculada sea menor


3

del 10% de . La longitud inicial entre puntos debe marcarse

con una exactitud del . Si la longitud de la parte calibrada es mucho mayor que la longitud inicial entre puntos, como

ocurre con las probetas no mecanizadas, se pueden marcar

varias parejas de puntos para limitar varias longitudes entre

puntos.

Tabla 1 Aspectos relevantes de la norma UNE-EN ISO 6892-1

Buscar la norma UNE-EN en la que se describen las características (composición

química, estados de suministro, propiedades mecánicas) de la aleación ensayada.

Según los resultados obtenidos, los datos de la tabla 2 de la norma UNE-EN 38337 y

los datos de la tabla 2 de la norma UNE-EN 38350, adjuntadas en el anexo, podemos

determinar que la probeta era de aluminio 6060 T6, ya que la y superan los

mínimos. No se ha alcanzado el alargamiento del 6% establecido por la norma ya que

la probeta no rompe por el centro, sino fuera de las fijaciones.

Realizar un dibujo (en forma de croquis) de la probeta ensayada en el que se

indiquen las marcas iniciales. Indicar si estas marcas se realizaron según lo

indicado en la norma.

Fig. 1 Croquis realizado por los autores del informe con SolidWorks

Donde

Distancia entre las fijaciones

Distancia inicial entre puntos

Longitud total de la probeta

Según la norma UNE-EN ISO 6892-1 y tal como se ha explicado en la Tabla 1, se

puede calcular a partir de: √ y redondeando el valor obtenido al múltiplo más

próximo de 5 mm, siempre que la diferencia entre la longitud entre puntos marcada y la calculada sea menor del 10% de . Según los datos medidos en el laboratorio y

el valor de sacado de la norma UNE-EN ISO 6892-1 calculamos

√ . Comprobamos que efectivamente la diferencia

entre marcada y la calculada ( ) es inferior al 10% de ( ).

Podemos decir que en este aspecto la probeta cumple la norma.

Las señales se realizaron mediante entalladuras por lo que se incumple la norma,

ya que se crean concentradores de tensión.


4

Incluir en el informe una fotografía de la probeta antes y después de finalizado el

ensayo.

Fig. 2 Probeta antes del ensayo

1.2 - Datos obtenidos y calculados

1.2.1- Cargas y tensiones

Se avaluará los datos obtenidos y a continuación se encontrarán los parámetros

característicos de la curva que determinan las propiedades del material ensayado, en

este caso el aluminio.

Carga de rotura ( ): Es la carga a la cual el material se rompe. Se define la

rotura como el fenómeno que ocurre cuando se produce la separación total de la

probeta en dos partes o cuando la fuerza disminuye hasta ser normalmente cero.

Para determinar este valor seguiremos la norma UNE-EN ISO 6892-1 haciendo uso

del diagrama que puede verse en la figura 4 y se obtiene un valor de la tensión de rotura de y por tanto la carga de rotura es

Fig. 3 Probeta después del ensayo


5

Tensión nominal de rotura ( ): tensión máxima que aguanta la probeta. Se

obtiene directamente del diagrama tensión deformación y toma un valor de

Tensión real de rotura ( ): Tensión máxima que aguanta la probeta

realmente. Se calcula considerando la carga de rotura entre la sección real justo en el instante antes de la rotura. A partir del cálculo de la sección final

mediante la hipótesis de volumen constante realizada en el apartado 1.2.3. se

obtiene una tensión real de rotura

Tensión nominal en el límite elástico convencional ( ): Se determina a

partir del diagrama de tensión-deformación dibujando una línea paralela a la parte

recta de la curva y a una distancia de ésta equivalente al porcentaje no proporcional prescrito, en este caso del . El punto en el que esta línea corta a

la curva proporciona la tensión correspondiente al límite elástico convencional

deseado. La figura 4 indica el cálculo a partir del diagrama y se obtiene un valor

de la tensión en el límite elástico convencional aproximado de:

Carga en el límite elástico convencional ( ): carga unitaria a la que

corresponde un alargamiento no proporcional igual a un tanto por ciento preestablecido de la longitud base del extensómetro . La fuerza se obtiene

multiplicando el valor de la tensión nominal en el límite elástico convencional por el área de la sección transversal inicial de la probeta . Según los datos toma un valor de

Parámetro

Símbolo según

UNE-EN ISO

6892-1 (1)

Valor medido

o calculado Unidades

Carga de rotura

Tensión nominal de

rotura

Tensión real de rotura

Carga en el límite

elástico convencional

Tensión nominal en el

límite elástico

convencional

Tabla 2 Cargas y tensiones características

(1) En el anexo 1 se pueden encontrar definiciones, simbologías y otros aspectos de interés establecidos por la norma europea UNE-EN ISO 6892-1.

De no haber simbología definida en la norma utilizar la habitual en la asignatura o bibliografía.


6

1.2.2 – Deformaciones a rotura

Longitud final después de rotura: A partir del cálculo de , sabiendo que

podemos deducir el valor de ya que no fue medido.

(

)

Deformación nominal después de rotura : Alargamiento remanente de la

longitud entre puntos después de rotura. Se calcula trazando una línea paralela

al tramo elástico, el punto donde corta con el eje de abscisas es el valor buscado.

Tal como se aprecia en la figura 4

Deformación nominal total de rotura Alargamiento total (elástico más

plástico) en el momento de rotura. Usamos la expresión:

donde es la tensión nominal de rotura y E el

módulo de Young. Tomamos el valor de de la tabla 2 y el valor de E del

calculado en el apartado 1.3.

(

)

Parámetro

Símbolo según

UNE-EN ISO

6892-1 (1)

Valor medido o

calculado Unidades

Longitud inicial (entre cuchillas

extensómetro)

Longitud final

después de

rotura(entre cuchillas

extensómetro) (2)

Deformación nominal

después de rotura (2)

Deformación nominal

total de rotura (3)

Tabla 3 Longitudes y deformaciones características

(1) De no haber simbología definida en la norma utilizar la habitual en la asignatura o bibliografía. (2) Calculado a partir de longitud entre marcas. (3) Considerar p/ cálculo el valor de E obtenido en pto. 1.3.2

Según la norma, la forma de calcular y es partiendo del valor de leído en el

gráfico, ya que es un dato obtenido por el ordenador ( ). A partir de este valor y

usando la expresión anterior obtenemos:

(

)


7

1.2.3 – Estricción a rotura

Sección inicial :

Sección final después de rotura En el laboratorio no se tomó la medida

exacta del área final pero podemos estimarla considerando la hipótesis de

volumen constante. Bajo esta hipótesis se cumple

Estricción lateral después de rotura Se puede calcular mediante la siguiente

expresión y bajo la hipótesis anterior se obtiene

Parámetro

Símbolo según

UNE-EN ISO

6892-1 (1)

Valor medido

o calculado Unidades

Sección inicial 74,47

Sección final

después de rotura 70,84

Estricción lateral

después de rotura Z 4,88 %

Tabla 4 Estricción a partir de la sección inicial y final de la probeta

(1) De no haber simbología definida en la norma utilizar la habitual en la asignatura o bibliografía.

1.3 - Trazado de diagrama

Completar según indicación del profesor. Utilizar papel milimetrado o software de

graficación:

Variable en ordenadas Variable en abscisas

Tensión ( ) Alargamiento


8

Fig. 4 Diagrama de tensión-deformación

: Tensión nominal en el límite elástico convencional con un alargamiento del

: Tensión nominal de rotura

Tensión nominal en el límite de proporcionalidad

: Deformación nominal después de rotura

Deformación nominal total de rotura

1.3.1 Indicar en diagrama anterior y según corresponda,

Los siguientes parámetros utilizando la designación simbólica de la UNE-EN ISO

6892-1 (ver anexo 1):

Tensión nominal en el límite de proporcionalidad: σp Tensión nominal en el límite elástico convencional:

Tensión nominal de fluencia o cedencia (si se observa): no se observa. Resistencia a la tracción o tensión nominal en el límite de rotura:

0

50

100

150

200

250

0,000 0,010 0,020 0,030 0,040 0,050 0,060

Ten

sió

n (𝜎

)

Deformación unitaria (A)

Diagrama de tensión-deformación

0.2%

𝐴

𝐴𝑡


9

1.3.2 Calcular e indicar en el gráfico anterior:

El módulo elástico longitudinal o de Young (E). Utilizar para el cálculo valores de

tensiones nominales y deformación nominal calculadas en tanto por uno. Efectuar

cálculos a partir de ficheros obtenidos desde la máquina de tracción (célula de

carga y extensómetro). En el caso de utilizar regresión lineal indicar el valor del

coeficiente de correlación (R2). De observarse valores bajos de R2 (por debajo de

0,98) debidos a cambios de la pendiente - atribuibles al deslizamiento de puntas

del extensómetro – variar el intervalo de cálculo.

Para el cálculo del módulo elástico se utilizará la regresión lineal. Dado que se obtienen

valores bajos del coeficiente de correlación si se consideran los valores iniciales del

ensayo, se ha decidido prescindir de los primeros 300 datos y empezar desde aquí hasta

los siguientes 600 resultados. De esta manera se obtiene un coeficiente más fiable del orden de . Esta zona contiene valores de alargamiento comprendidos en el

siguiente intervalo [ ]. El resultado de la regresión lineal es

Así pues el módulo elástico longitudinal o de Young es el pendiente de dicha recta y

resulta

Fig. 5 Regresión lineal para el cálculo del módulo de Young

El trabajo de deformación total por unidad de volumen representado por el área

bajo la curva tensión-deformación.

Para el cálculo del trabajo de deformación por unidad de volumen se ha de integrar el

área que queda bajo la curva. Para ello lo más conveniente es usar integración por

trapecios que se realiza mediante el programa Excel. Consiste en subdividir el área en

trapecios y aplicar la siguiente fórmula para la obtención de su superficie

( )

El resultado se obtiene sumando todas las áreas parciales y tiene un valor de

∑

Finalmente se debe analizar la velocidad del ensayo y discutir si se ha escogido la

velocidad correcta para llevar a cabo el ensayo.

𝜎 = 67955A + 36,926 R² = 0,9637

0,000

20,000

40,000

60,000

80,000

100,000

120,000

140,000

160,000

180,000

200,000

0,00000 0,00050 0,00100 0,00150 0,00200 0,00250

Ten

sió

n (

MP

a)

Alargamiento

Cálculo del módulo de Young


10

Para ver si el ensayo fue realizado según la norma UNE-EN ISO 6892-1 también se tiene

que ver si la velocidad de separación entre mordazas es la correcta. La norma informa de

que la velocidad de separación de las mordazas ha de ser equivalente a la velocidad de

puesta en carga. Para ello se hicieron los cálculos siguientes con los datos obtenidos del

ensayo, para poder compararlos con los recogidos en la tabla 3 de dicha norma.

Teniendo en cuenta que la velocidad que se usó en el ensayo fue de y que el

módulo de Young calculado es de , al comparar con los datos de la norma

para , la velocidad debería estar comprendida entre y , por lo

tanto, se concluye que la velocidad entre mordazas escogida no es la adecuada para

realizar este ensayo, aunque el resultado es muy próximo al máximo establecido.

2.- ENSAYO DE COMPRESIÓN DE LA MADERA

Las dimensiones de la probeta eran en el caso de fibras paralelas de 60x60x60 y en el de

fibras perpendiculares de 20x20x60, siguiendo lo establecido por la norma para este

último caso.

En el caso de fibras perpendiculares a la fuerza se obtuvo la siguiente gráfica tensión-

deformación:

Fig. 6 Gráfica tensión- deformación

Para el caso de fibras paralelas a la dirección de aplicación de la fuerza, se obtuvo el

gráfico siguiente:

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8

Ten

sió

n (

Mp

a)

Alargamiento

Diagrama de tensión-deformación en el caso de fibras perpendiculares


11

0

10

20

30

40

50

60

-0,1 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5

Ten

sió

n (

MP

a)

Alargamiento

Gráfica tensión- deformación en el caso de fibras paralelas

Fig. 7 Gráfica tensión-deformación

2.1- Datos obtenidos

El procedimiento utilizado es muy similar al ya descrito en el caso del ensayo a tracción

de un aluminio. La tabla 5 representa los datos obtenidos de los dos ensayos realizados.

Fibras perpendiculares

a la fuerza

Fibras paralelas a la

fuerza

Carga de rotura

[kg] FR

┴ =5039,246 FR” = 2163,099

Tensión de rotura

[MPa] σR

┴ = 123,588 σR” = 53,050

Carga L.E.

[kg] Fe

┴= 1438,022 Fe”= 2142,813

Tensión L.E.

[MPa] σe

┴ = 4,140 σe”

= 52,553

Tabla 5 Datos obtenidos


12

2.2- Calcular y comparar los valores de:

σp ; Rp0.2 (σe); σf ; Rm(σR)y E para los casos de fibras paralelas y fibras perpendiculares.

Fibras perpendiculares

a la fuerza

Fibras paralelas a la

fuerza

σp [MPa] 3,625 46,780

σe [MPa] 4,140 52,553

σf [MPa] 4,978 -

σR [MPa] 123,588 53,050

E [MPa] 113,360 2805,080

Tabla 6 Comparación de ensayos

Se observa de los resultados obtenidos que las tensiones soportadas por la madera en su

posición perpendicular son mucho superiores. El principal problema que presenta el caso

de fibras perpendiculares es que tiene una rotura frágil, sin avisar.

Debido a una mala conservación de la madera, las tensiones soportadas por las probetas

son muy inferiores a las que se obtendrían de repetir el ensayo en las condiciones de

temperatura y humedad que establece la norma.

2.3- Actividad opcional:

Calcular las tensiones en las fibras y módulo elástico de las fibras asumiendo la hipótesis

de que la madera se comporta como un material compuesto con fibras unidireccionales.

Aplicar un modelo “paralelo” de la teoría de mezclas según explicaciones dadas en clase.

Considerar cuantías (proporción volumétrica) de fibras que vayan desde un 50% hasta un

90%.

Como el modelo es paralelo, se puede decir que por compatibilidad cinemática que la

deformación del compuesto es igual a la deformación de la matriz e igual a la de la fibra.

Trabajando a compresión, en el caso de fibras perpendiculares, la tensión que soporta el

compuesto es directamente la que soporta la matriz. Conociendo ya la tensión en la

matriz, podemos calcular las tensiones sobre las fibras en el caso de fibras paralelas.

Tomando los valores de la tabla 6, y haciendo variar la fracción volumétrica de las fibras

obtenemos las diferentes propiedades de las fibras.

( )


13

k [ ] [ ]

0,50 100,97 5496,80

0,55 92,16 5007,40

0,60 84,83 4599,56

0,65 78,62 4254,47

0,70 73,30 3958,67

0,75 68,69 3702,32

0,80 64,66 3478,01

0,85 61,10 3280,09

0,90 57,93 3104,16 Tabla 7 Estudio de la madera como un material compuesto

3.- ENSAYO DE CIZALLADURA DE METALES

3.1- Determinar las tensiones de rotura y límite elástico a cizalladura obtenidos

experimentalmente con cada una de las probetas. En el caso de la aleación de aluminio

para calcular los valores estimados utilizar como referencia una aleación 7075T5 o

7074T6 cuyas propiedades mecánicas se pueden obtener en la base de datos

www.matweb.com o la norma UNE o EN descriptiva de los propiedades físico-químicas y

mecánicas de estas aleaciones.

Tensión

L.E.

Tensión

L.E. a ciz. ESTIMADA

Tensión L.E.

a ciz. EXPERIMENTAL

Tensión

de rotura

Tensión de

rotura a ciz. ESTIMADA

Tensión de

rotura a ciz. EXPERIMENTAL

Acero --- --- 350 MPa --- --- 425 MPa

Aluminio 480 MPa

VM: 277,13

MPa

T: 240 MPa

200 MPa 540 MPa

VM: 311,77

MPa

T: 270 MPa

260 MPa

Tabla 8 Datos de la práctica

La tensión en el límite elástico y la tensión de rotura se cogen como referencia del

aluminio 7075T6, ya que no ha sido posible encontrar los datos de las aleaciones

indicadas en el enunciado.

Las siglas VM y T corresponden a las estimaciones de los ensayos de tracción según el

criterio de Von Mises y Tresca, respectivamente, que se calculan de la siguiente forma:

√

A partir de los datos obtenidos del ensayo de cizalladura, se representaran los gráficos

para cada prueba, en total 2. Antes de presentar los gráficos, se deben calcular las

secciones de la probeta sometidas a la tensión cortante, que en este caso son las dos

iguales (ver Fig.8), para poder calcular la tensión a partir de la sección y de la fuerza.

http://www.matweb.com/


14

Se tiene que tener en cuenta que para poder representar los resultados, la tensión a

cizalla se obtiene

Donde S es el área del pasador.

En el eje de las abscisas, se ha utilizado un épsilon calculado de la siguiente forma:

El subíndice x representa el valor del recorrido para cada fuerza, mientras que el

recorrido inicial es el primer dato que se obtiene al iniciar el ensayo, en los dos ensayos

el recorrido inicial debería haber sido el mismo pero se considera que empieza en un

valor arbitrario y por ese motivo se le resta a los recorridos sucesivos. Añadir que se

divide entre el diámetro ya que la deformación se produce de forma transversal a la

longitud total de la probeta.

En los gráficos que se representaran a continuación se desprecian tanto el inicio como el

final del ensayo, ya que la primera parte es una no linealidad y el final del ensayo se

produce al romper la probeta aunque la máquina siga tomando datos.

En este gráfico se puede apreciar que la tensión de rotura a cizalladura tiene un valor de

425 MPa aproximadamente, mientras que la tensión en el límite elástico a cizalladura

corresponde a 350 MPa.

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

0 0,05 0,1 0,15 0,2

Ten

sió

n (

MP

a)

𝜀

Ensayo acero

Fig. 8 Resultados del ensayo 1 de cizalladura.


15

El resultado de la muestra ensayada se puede observar en la fig. 9 donde se puede ver a

simple vista que una mitad es brillante y la otra mate, además de que hay una parte más

hundida que la otra. La parte brillante es la superior, ya que al ser la parte plástica, se ha

deformado durante más rato mientras que la frágil (mate) ha roto de golpe.

Se recogen los mismos datos que en el primer ensayo, tensión de rotura a cizalladura es

aproximadamente 260 MPa, mientras que en el límite elástico es de 200 MPa.

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

0 0,05 0,1 0,15 0,2

Ten

sió

n (

MP

a)

𝜀

Ensayo aluminio

A = 0,132 - 0,061 = 0,071 --> 7 %

Fig 9 Muestra resultado ensayo 1.

Fig. 10 Resultados del ensayo 2 de cizalladura.


16

En la fig. 11 se puede observar que este material es más frágil que el anterior, ya que al

no haber parte brillante significa que no ha habido deformación plástica. En el gráfico se

puede apreciar porque apenas ha habido la curvatura que se obtendría al haber

deformación plástica.

Para proceder a comparar los resultados experimentales con los de la norma UNE 38371,

se escoge el criterio de Tresca, porque se ha obtenido mejor aproximación cuando se han

calculado las tensiones a cizalladura estimadas a partir de la aleación de referencia

escogida, y también porque el criterio de Von Mises se usa para materiales dúctiles, y en

este caso el material a determinar es frágil.

Se puede decir entonces que este aluminio puede ser T7351, ya que los valores de

tensión se aproximan mucho más que los demás y se ha acabado de decidir entre T73 y

T7351 mirando el valor de A. Para concluir este apartado, se puede comentar que el aluminio es más frágil que el acero, y esto se ha podido ver tanto a partir del aspecto de la probeta después del ensaño como a partir de los datos recogidos en los gráficos. Los criterios de aproximación no llegan a ser muy exactos, pero dan un orden de magnitud de lo que se debería obtener.

Fig 11 Muestra resultado ensayo 2.


17

ANEXO 1: ENSAYO DE TRACCIÓN DE MATERIALES METÁLICOS

1. ACLARACIONES PRELIMINARES

En los ensayos incluidos en este guión son de aplicación conceptos tales como

deformaciones, tensiones, fuerzas, etc.

A los efectos de asegurar su correcta comprensión se pasará a definirlos. A tal efecto,

resulta conveniente la utilización de dos tipos de fuentes:

Bibliografía reconocida en el ámbito académico superior [1].

Normas vigentes [2]

Cabe señalar que, en general y como es de suponer, no existen discrepancias de

fondo entre los conceptos básicos descritos en los libros de texto y las normas que rigen

la manera de medirlos. No obstante, si hay importantes diferencias a nivel de

nomenclatura y nombres empleados para designarlos (véase tabla 1).

Para evitar confusiones, se procurará utilizar simultáneamente, en este anexo, las

designaciones y nomenclaturas más comunes en el campo académico y las incluidas en la

norma UNE-EN ISO 6892-1:2009. Cada vez que se utilice una designación incluida en

esta norma se destacará en cursiva.

En cuanto a sus definiciones se seguirán, siempre que sea posible, las establecidas en

las normas mencionadas.

2. DEFINICIONES FUNDAMENTALES

· Carga unitaria o tensión nominal (σ): Es un valor que puede medirse en cualquier

momento del ensayo y se define como el cociente entre la carga y el área de la sección

inicial de la probeta (S0).

· Tensión en el límite de rotura (σR) o Resistencia a la tracción (Rm): Carga unitaria

correspondiente a la carga máxima (Fm). Véase (25) en figuras.

Para los casos en que se presenta el fenómeno de fluencia, se alcanza un punto

durante el ensayo en el que se produce una deformación plástica sin que aumente la

carga. Se distingue:

· Tensión en el límite de fluencia (σf) o Límite superior de cedencia (ReH): Valor de

la carga unitaria en el momento en que se observa la primera caída o estabilización del

esfuerzo. Véanse (23) en figuras.

· Tensión de inicio de endurecimiento o Límite inferior de cedencia (ReL): Valor

más bajo de la carga unitaria durante la cedencia, despreciando los eventuales

fenómenos transitorios. Véanse (24) en figuras.

· Tensión en el límite elástico convencional (σe) o Límite elástico convencional

(Rp): Valor de la carga unitaria a la que corresponde una extensión no proporcional

(permanente) igual a un tanto por ciento preestablecido de la longitud que sirve de base

para el extensómetro. Lo más común es un 0.2% de la longitud inicial entre marcas de la

probeta (L0).

· Tensión en el límite de proporcionalidad (σp): Valor de la carga unitaria a partir de

la cual se observa un alejamiento de la proporcionad (relación lineal) entre carga y

alargamiento (Ley de Hooke).


18

· Deformación porcentual nominal después de rotura (εp rot) o Alargamiento

porcentual después de rotura (A): Alargamiento remanente de la longitud entre

puntos (marcas sobre la probeta) después de la rotura (Lu-L0) expresado en tanto por

ciento de la longitud inicial entre puntos (L0). Véase (14) en figuras.

· Deformación porcentual nominal total de rotura (εt rot) o Alargamiento

porcentual total después de rotura (At): Alargamiento total (alargamiento elástico

más alargamiento plástico) de la rotura entre puntos en el momento de la rotura,

expresada en tanto por ciento de la longitud inicial entre puntos (L0). Véase (18) en

figuras.

· Deformación porcentual nominal plástica bajo carga máxima (εp σmax) o

Alargamiento porcentual no proporcional bajo la carga máxima (Ag): Incremento

de la longitud permanente entre puntos de la probeta obtenidos bajo carga máxima y

expresada en tanto por ciento de la longitud inicial entre puntos (L0). Véase (16) en

figuras.

· Deformación porcentual nominal total bajo carga máxima (εt σmax) o

Alargamiento porcentual total bajo la carga máxima (Agt): Incremento de la

longitud total, entre puntos de la probeta, obtenido bajo carga máxima, expresado en

tanto por ciento de la longitud inicial entre puntos (L0). Véase (17) en figuras.


19

NOTA: Véase la tabla 1 para la interpretación de los números de referencia.

3. PROTOCOLO DE ENSAYO

Un acta o protocolo de ensayo que responda a la norma UNE 10 002:2003 debe incluir

como mínimo:

Referencia a la norma.

Identificación de la probeta.

Naturaleza del material, si se conoce.

Tipo de probeta.

Orientación de la probeta y de la muestra.

Características medidas y sus resultados.

4. REFERENCIAS

[1] P. Coca Cebollero, J. Rosique Jiménez, “Ciencia de materiales, Teoría-Ensayos-

Tratamientos”, Ed. Pirámide, 13ª edición, 1990

[2] Norma UNE-EN ISO 6892-1:2009, AENOR, 2009.


20

TABLA 1: SIMBOLOS Y DESIGNACIONES EN NORMA UNE-EN ISO 6892-1:2009 Y EN ÁMBITOS ACADÉMICOS

NÚMERO DE

REFERENCIA

(1)

SÍMBOLO

(1)

SÍMBOLO

“ACADÉMICO”

(2)

UNIDAD

(3)

DESIGNACIÓN

(1)

DESIGNACIÓN

“ACADÉMICA”

(2)

Alargamiento

14 A εp rot %

Alargamiento porcentual después de la rotura

1000

0

L

LLA u

Deformación nominal porcentual (%)

después de la rotura (remantente)

16 Ag εp σmax % Alargamiento porcentual no proporcional bajo la

carga máxima Fm

Deformación plástica nominal a carga

máx. %

17 Agt εt σmax % Alargamiento total porcentual bajo la carga máxima Deformación total nominal a carga máx. %

18 At εt rot % Alargamiento total porcentual de rotura Deformación total nominal a rotura %

--- --- εσp % Deformación límite de proporcionalidad %

Cargas

22 Fm N Carga máxima Carga máxima

Tensiones

23 ReH σf MPa Límite superior de cedencia Tensión nominal en el límite de Fluencia

24 ReL MPa Límite inferior de cedencia Tensión nominal de inicio de

endurecimiento

25 Rm σR MPa Resistencia a la tracción Tensión nominal en el límite de rotura

26 Rp σe MPa Límite elástico convencional Tensión nominal límite elástico

convencional

--- --- σp MPa No mencionada en la norma Tensión nominal límite de proporcionalidad

--- E E MPa Módulo de elasticidad

Módulo de elasticidad o Young

p

pE

(1) Según norma ISO 6892-1:2009 (equivale a norma española UNE-EN ISO 6892-1:2009 Parte 1) (2) Más comúnmente utilizado en bibliografía y en este guión (3) 1 Mpa = 1 N/mm2


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