LABORATORIO DE RESISTENCIA DE MATERIALES
DOCENTE:
CARLOS HASBUN CACERES
PRESENTADO POR:
JOSE LUIS LOBO DIAZ
KEZIA MERCADO TOVAR
LUIS CARLOS GARCIA
SAMUEL SOTO AMAYA
IVAN CORREA ROJAS
UNIVERSIDAD DEL MAGADELENA
FACULTAD DE INGENIERIA
PROGRAMA DE INGENIERIA INDUSTRIAL
SANTA MARTA
OCTUBRE 2010
Agradecimientos
Aplicar los conocimientos adquiridos a lo largo de la formación profesional en el ciclo de ingeniería industrial, es una herramienta muy importante para alcanzar estándares de calidad y excelencia académica. La experiencia de laboratorio desarrollada en la Universidad Autónoma del Caribe, permitió profundizar más en temas relacionados con ensayos mecánicos, temática que resulta ser meramente importante en la aplicabilidad de la ingeniería, para nuestro caso, en la ingeniería industrial, una área de enormes campos y conocimientos, por lo que conocer de conceptos básicos de materiales y e l trabajo con ellos presenta relevancia, ya que en líneas como procesos industriales, se agruparan materiales, personas y equipos para alcanzar resultados, es decir emplear tecnología para convertir unos insumos iniciales en productos terminados, pero obviamente teniendo en cuenta calidad de materiales, propiedades de ellos, estado de los equipos etc. Por lo tanto tener conceptos previos de resistencia de materiales, le brinda al ingeniero industrial muchas alternativas para trabajar en el diseño de productos, maquinarias, plantas industriales entre otros.
Por ello, agradecemos a la universidad Autónoma del Caribe junto con la universidad del Magdalena y al Ingeniero Civil Carlos Hasbun Cáceres por brindarnos la oportunidad de desarrollar un laboratorio de aplicación de los conocimientos adquiridos en la línea de resistencia de materiales en nuestra formación profesional y por buscar vías y caminos para alcanzar excelencia.
OBJETIVO GENERAL
Mediante la elaboración de los siguientes informes de laboratorio se busca desarrollar habilidades que permitan aplicar los conocimientos adquiridos en el ciclo básico de ingeniería, en relación a la asignatura resistencia de materiales, en situaciones cotidianas, en este caso en una experiencia de laboratorio en donde se seleccionan materiales y se someten a pruebas o a ensayos mecánicos como: tracción, esfuerzo cortante, flexión, impacto y compresión.
OBJETIVO ESPECIFICOS
Determinar la capacidad de un material para absorber energía antes de fracturarse bajo la aleación de una carga de impacto.
Observar el proceso del ensayo de esfuerzo cortante en las probetas utilizadas hasta que estás lleguen a una fractura buscando así analizarlas y buscar posibles causas.
Efectuar los ensayos de compresión en distintos materiales y obtener sus características y propiedades mecánicas, por otro lado observar el comportamiento esfuerzo- deformación en cada material.
Identificar el esfuerzo de flexión aplicado en los distintos materiales utilizados y analizar el fenómeno de deflexiones, mediante gráficos.
Conocer mediante el ensayo de tracción la resistencia a la tensión aplicada lentamente a un material específico.
EXPERIENCIA NO 1. ENSAYO DE TRACCIÓN EN METALES
Iván correa rojas1, luís Carlos García Padilla 2, José luís Lobo Díaz 3, Kezia Mercado Tovar4, Samuel Franklin Soto5.Asignatura: Resistencia De Materiales
Facultad de Ingeniería1,2,3,4 ,5 Programa De Ing. Industrial
Universidad Del Magdalena
RESUMEN
El ensayo de tracción describe la Resistencia de un material a un esfuerzo aplicado lentamente. Entre las propiedades importantes están el esfuerzo de cedencia (el esfuerzo al cual el material empieza a deformarse permanentemente), la resistencia a la tensión (El esfuerzo que corresponde a la carga máxima aplicada), el modulo de elasticidad (la pendiente de la porción elástica de la curva esfuerzo- deformación), y el porcentaje de elongación, asa como el porcentaje de reducción de área (Siendo ambos medidas de la ductilidad del material).
ABSTRAC
The tensile test describes the resistance of a material to a slowly applied stress. Among the important properties are the yield stress (the effort to which the material begins to deform permanently), the tensile strength (the stress corresponding to the applied load), the elastic modulus (the slope of the elastic portion the stress-strain curve), and the percentage of elongation, as well as the percentage reduction of area (being both measures of ductility of the material).
PALABRAS CLAVES:
Tracción, Resistencia, Esfuerzo, Estricción, elongación, Tensión
Keys words:
Traction, Resistance, Efferts, Area Reduction, Elongation, Tension
INTRODUCCIÓN
El ensayo a tracción es la forma básica de obtener información sobre el comportamiento mecánico de los materiales. Mediante una máquina de ensayos se deforma una muestra o probeta del material a estudiar, aplicando la fuerza uniaxialmente en el sentido del eje de la muestra. A medida que se va deformando la muestra, se va registrando la fuerza (carga), llegando generalmente hasta la fractura de la pieza. Así pues, el resultado inmediato es una curva de carga frente a alargamiento, que transformados en tensión y deformación, en función de la geometría de la probeta ensayada, aportan una información más general.
PROCEDIMIENTO
Durante la experiencia de laboratorio, se trabajo de la siguiente forma:
I. Se tomo la probeta y se midieron las dimensiones iniciales (diámetro inicial, longitud inicial)
II. Se llevo la maquina de ensayo de tracción a la posición inicial.
III. Luego, se monto, la probeta en la maquina y se coloco el deformimetro.
IV. Una vez tenido el montaje, se aplico una fuerza de 1 kn y se ajusto el deformimetro en cero y se aplico la carga lentamente.
V. Se observaron detenidamente, los valores para carga y deformación hasta la rotura de la probeta, luego se elimino la carga y se retiro la probeta fracturada.
VI. Por ultimo se efectuó una medición en la probeta fracturada de las dimensiones finales( diámetro final, longitud final) Para que el ensayo se considere válido y aplicable en la experiencia de laboratorio la rotura debe ocurrir dentro de la longitud calibrada, en la parte central de la probeta.
EQUIPO EMPLEADO
Maquinas para pruebas de tracción, extensómetro (comparador de caratula o deformimetro); vernier y probetas.
Anexo 1. Maquina utilizada para realizar ensa
CALCULOS MATEMATICOS
ACERO ESTRUCTURAL
Diámetro Inicial 12,7
Diámetro final 7,9
Longitud Inicial 200
Longitud Final 240
Tabla 1. Datos iníciales y finales de la probeta de Acero Estructural
DETERMINACION DE LAS ÁREAS
Como la probeta utilizada fue de sección circular,
Área de la sección circular:
Ahora, Área inicial
Área final
LONGITUD CALIBRADA
Tenemos que,
Ahora, Longitud calibrada
DATOS TOMADOS MEDIANTE UNA OBSERVACION DE LA
MAQUINA DE ENSAYOS UNIVERSAL
Durante la practica del ensayo de tracción se observo que la maquina de ensayo universal arrojo distintos desplazamientos para un mismo valor de una fuerza, por ello en la siguiente tabla aparecen los valores promedio de cada uno de los desplazamientos ante distintas fuerzas.
FUERZA (KN)
Desplazamiento (mm)
0,2 0,45 0,4 0,50,6 0,850,8 11 1,15
1,2 1,31,4 1,41,6 1,51,8 1,62 1,7
2,2 1,82,6 1,92,8 23,2 2,13,1 2,23,8 2,34,2 2,44,6 2,54,8 2,65,2 2,75,6 2,86 2,9
6,4 36,8 3,17,2 3,27,8 3,38,2 3,48,6 3,59,2 3,6
9,8 3,710,2 3,810,6 3,911,2 411,8 4,112,4 4,213 4,3
13,6 4,414,4 4,515 4,6
15,6 4,716,4 4,817,2 4,918 5
18,8 5,119,4 5,220,2 5,321 5,422 5,5
22,8 5,623,8 5,724,8 5,825,6 5,926,6 5,927,6 6,128,6 6,229,6 6,330,6 6,431,8 6,532,8 6,633,8 6,735 6,8
36,2 6,937,2 738,4 7,139,6 7,238,4 7,139,6 7,240,8 7,342 7,4
43,4 7,544,6 7,646,8 7,747,2 7,848,4 7,949,6 8
50,8 8,952 8,253 8,3
54,2 8,455,2 8,556 8,6
56,8 8,757,6 8,858,2 9,0158,4 10,758 9,2
58,8 12,2759,4 11,759,8 9,759,6 1059,2 14,859 12,67
57,8 14,959,6 10,958,6 11,460,2 15,160,6 15,260,8 15,361 15,4
61,2 15,5561,4 15,761,6 15,861,8 15,962 16
62,2 16,262,4 16,362,6 16,462,8 16,4563 16,7
63,2 16,863,4 1763,6 17,163,8 17,264 17,4
64,2 17,664,4 17,764,6 17,864,8 1865 18,2
65,2 18,465,4 18,5
65,6 18,665,8 18,866 19
66,2 19,166,4 19,366,6 19,566,8 19,667 19,8
67,2 20,167,4 20,267,6 20,467,8 20,668 20,8
68,2 2168,4 21,1368,6 21,468,8 21,769 21,8
69,2 22,169,4 22,569,6 22,769,8 22,870 23
70,2 23,1570,4 23,5570,6 24,4670,8 24,46771 24,47
71,2 24,671,4 24,971,6 25,2571,8 25,4572 25,65
72,2 26,172,4 26,572,6 26,772,8 27,0573 27,45
73,2 27,873,4 28,173,6 28,473,8 28,974 29,4
74,2 28,7574,4 30,2574,6 30,75
74,8 31,2575 31,85
75,2 32,475,4 3375,6 33,675,8 34,376 35
76,2 35,776,4 36,576,6 37,4576,8 38,577 39,6
77,2 40,7577,4 41,6477,2 42,1877,4 42,9577,6 44,1577,8 45,87578 48,4
78,2 52,2578,4 54,778,8 5578,6 55,978,4 57,978,6 60,0578,4 61,8578,2 63,178 63,6
77,8 63,8577,6 64,0577,4 64,2577,2 64,477 64,55
76,8 64,776,6 64,876,4 64,976,2 6575,8 65,175,6 65,275,2 65,3575 65,5
74,8 65,674,6 65,774,4 65,874,2 65,974 66
72,8 66,172,6 66,272,4 66,372,2 66,472 66,5
71,8 66,671,6 66,771,4 66,871,2 66,971 67
70,8 67,167,2 67,266,8 67,366,6 67,466,4 67,566,2 67,666 67,7
65,8 67,865,6 67,965,4 6865,2 68,165 68,2
62,8 68,362,6 68,462,4 68,562,2 68,662 68,7
56,8 68,856,6 68,9
Grafico 1. Diagrama carga– Deformación Del Acero Estructural (Datos Experimentales.
La gráfica anterior basada en datos tomados en la práctica, muestra que el acero estructural tiene características de cedencia debido a que este material es dúctil; en este caso el esfuerzo permanece constante a lo largo de un gran rango de valores de deformación después de la aparición de la fluencia. Posteriormente debe incrementarse el esfuerzo para seguir alargando la probeta hasta que alcance le valor máximo (Deformación Unitaria.
Después de aumentar en forma estable la carga, se observa que esta decae en forma súbita a un valor ligeramente menor, que se mantiene por un cierto periodo mientras que la probeta continua alargándose.
ESFUERZO DE TRACCIÓN (MÁXIMO)
Tenemos que,
Ahora,
ESFUERZO DE ROTURATenemos que,
Ahora,
MÓDULO DE ELASTICIDAD
Tenemos que,
Ahora,
TRANSFORMACIÓN DE LAS CARGAS EN ESFUERZOS
Para transformar las cargas en esfuerzos utilizamos la siguiente formula
ALARGAMIENTO PORCENTUAL
PORCENTAJE DE ESTRICCIÓN
% A = (626,67 – 49,01) / 626,67 = 92, 17%
El porcentaje de estricción para la probeta de acero estructural fue de 92,17%.
CONVERSIÓN DE CARGAS A ESFUERZOS
FUERZA (KN) Desplazamiento (mm) área inicial.
Esfuerzo(fuerza/área inicial)
0,2 0,45 126,67 0,0015789060,4 0,5 126,67 0,003157812
0,6 0,85 126,67 0,004736717
0,8 1 126,67 0,006315623
1 1,15 126,67 0,007894529
1,2 1,3 126,67 0,009473435
1,4 1,4 126,67 0,011052341
1,6 1,5 126,67 0,012631247
1,8 1,6 126,67 0,014210152
2 1,7 126,67 0,015789058
2,2 1,8 126,67 0,017367964
2,6 1,9 126,67 0,020525776
2,8 2 126,67 0,022104681
3,2 2,1 126,67 0,025262493
3,1 2,2 126,67 0,02447304
3,8 2,3 126,67 0,029999211
4,2 2,4 126,67 0,033157022
4,6 2,5 126,67 0,036314834
4,8 2,6 126,67 0,03789374
5,2 2,7 126,67 0,041051551
5,6 2,8 126,67 0,044209363
6 2,9 126,67 0,047367175
6,4 3 126,67 0,050524986
6,8 3,1 126,67 0,053682798
7,2 3,2 126,67 0,056840609
7,8 3,3 126,67 0,061577327
8,2 3,4 126,67 0,064735139
8,6 3,5 126,67 0,06789295
9,2 3,6 126,67 0,072629668
9,8 3,7 126,67 0,077366385
10,2 3,8 126,67 0,080524197
10,6 3,9 126,67 0,083682008
11,2 4 126,67 0,088418726
11,8 4,1 126,67 0,093155443
12,4 4,2 126,67 0,097892161
13 4,3 126,67 0,102628878
13,6 4,4 126,67 0,107365596
14,4 4,5 126,67 0,113681219
15 4,6 126,67 0,118417936
15,6 4,7 126,67 0,123154654
16,4 4,8 126,67 0,129470277
17,2 4,9 126,67 0,1357859
18 5 126,67 0,142101524
18,8 5,1 126,67 0,148417147
19,4 5,2 126,67 0,153153864
20,2 5,3 126,67 0,159469488
21 5,4 126,67 0,165785111
22 5,5 126,67 0,17367964
22,8 5,6 126,67 0,179995263
23,8 5,7 126,67 0,187889792
24,8 5,8 126,67 0,195784321
25,6 5,9 126,67 0,202099945
26,6 5,9 126,67 0,209994474
27,6 6,1 126,67 0,217889003
28,6 6,2 126,67 0,225783532
29,6 6,3 126,67 0,233678061
30,6 6,4 126,67 0,24157259
31,8 6,5 126,67 0,251046025
32,8 6,6 126,67 0,258940554
33,8 6,7 126,67 0,266835083
35 6,8 126,67 0,276308518
36,2 6,9 126,67 0,285781953
37,2 7 126,67 0,293676482
38,4 7,1 126,67 0,303149917
39,6 7,2 126,67 0,312623352
38,4 7,1 126,67 0,303149917
39,6 7,2 126,67 0,312623352
40,8 7,3 126,67 0,322096787
42 7,4 126,67 0,331570222
43,4 7,5 126,67 0,342622563
44,6 7,6 126,67 0,352095997
46,8 7,7 126,67 0,369463961
47,2 7,8 126,67 0,372621773
48,4 7,9 126,67 0,382095208
49,6 8 126,67 0,391568643
50,8 8,9 126,67 0,401042078
52 8,2 126,67 0,410515513
53 8,3 126,67 0,418410042
54,2 8,4 126,67 0,427883477
55,2 8,5 126,67 0,435778006
56 8,6 126,67 0,442093629
56,8 8,7 126,67 0,448409252
57,6 8,8 126,67 0,454724876
58,2 9,01 126,67 0,459461593
58,4 10,7 126,67 0,461040499
58 9,2 126,67 0,457882687
58,8 12,27 126,67 0,464198311
59,4 11,7 126,67 0,468935028
59,8 9,7 126,67 0,47209284
59,6 10 126,67 0,470513934
59,2 14,8 126,67 0,467356122
59 12,67 126,67 0,465777216
57,8 14,9 126,67 0,456303781
59,6 10,9 126,67 0,470513934
58,6 11,4 126,67 0,462619405
60,2 15,1 126,67 0,475250651
60,6 15,2 126,67 0,478408463
60,8 15,3 126,67 0,479987369
61 15,4 126,67 0,481566275
61,2 15,55 126,67 0,48314518
61,4 15,7 126,67 0,484724086
61,6 15,8 126,67 0,486302992
61,8 15,9 126,67 0,487881898
62 16 126,67 0,489460804
62,2 16,2 126,67 0,491039709
62,4 16,3 126,67 0,492618615
62,6 16,4 126,67 0,494197521
62,8 16,45 126,67 0,495776427
63 16,7 126,67 0,497355333
63,2 16,8 126,67 0,498934239
63,4 17 126,67 0,500513144
63,6 17,1 126,67 0,50209205
63,8 17,2 126,67 0,503670956
64 17,4 126,67 0,505249862
64,2 17,6 126,67 0,506828768
64,4 17,7 126,67 0,508407673
64,6 17,8 126,67 0,509986579
64,8 18 126,67 0,511565485
65 18,2 126,67 0,513144391
65,2 18,4 126,67 0,514723297
65,4 18,5 126,67 0,516302203
65,6 18,6 126,67 0,517881108
65,8 18,8 126,67 0,519460014
66 19 126,67 0,52103892
66,2 19,1 126,67 0,522617826
66,4 19,3 126,67 0,524196732
66,6 19,5 126,67 0,525775637
66,8 19,6 126,67 0,527354543
67 19,8 126,67 0,528933449
67,2 20,1 126,67 0,530512355
67,4 20,2 126,67 0,532091261
67,6 20,4 126,67 0,533670167
67,8 20,6 126,67 0,535249072
68 20,8 126,67 0,536827978
68,2 21 126,67 0,538406884
68,4 21,13 126,67 0,53998579
68,6 21,4 126,67 0,541564696
68,8 21,7 126,67 0,543143601
69 21,8 126,67 0,544722507
69,2 22,1 126,67 0,546301413
69,4 22,5 126,67 0,547880319
69,6 22,7 126,67 0,549459225
69,8 22,8 126,67 0,551038131
70 23 126,67 0,552617036
70,2 23,15 126,67 0,554195942
70,4 23,55 126,67 0,555774848
70,6 24,46 126,67 0,557353754
70,8 24,467 126,67 0,55893266
71 24,47 126,67 0,560511565
71,2 24,6 126,67 0,562090471
71,4 24,9 126,67 0,563669377
71,6 25,25 126,67 0,565248283
71,8 25,45 126,67 0,566827189
72 25,65 126,67 0,568406095
72,2 26,1 126,67 0,569985
72,4 26,5 126,67 0,571563906
72,6 26,7 126,67 0,573142812
72,8 27,05 126,67 0,574721718
73 27,45 126,67 0,576300624
73,2 27,8 126,67 0,577879529
73,4 28,1 126,67 0,579458435
73,6 28,4 126,67 0,581037341
73,8 28,9 126,67 0,582616247
74 29,4 126,67 0,584195153
74,2 28,75 126,67 0,585774059
74,4 30,25 126,67 0,587352964
74,6 30,75 126,67 0,58893187
74,8 31,25 126,67 0,590510776
75 31,85 126,67 0,592089682
75,2 32,4 126,67 0,593668588
75,4 33 126,67 0,595247493
75,6 33,6 126,67 0,596826399
75,8 34,3 126,67 0,598405305
76 35 126,67 0,599984211
76,2 35,7 126,67 0,601563117
76,4 36,5 126,67 0,603142023
76,6 37,45 126,67 0,604720928
76,8 38,5 126,67 0,606299834
77 39,6 126,67 0,60787874
77,2 40,75 126,67 0,609457646
77,4 41,64 126,67 0,611036552
77,2 42,18 126,67 0,609457646
77,4 42,95 126,67 0,611036552
77,6 44,15 126,67 0,612615457
77,8 45,875 126,67 0,614194363
78 48,4 126,67 0,615773269
78,2 52,25 126,67 0,617352175
78,4 54,7 126,67 0,618931081
78,8 55 126,67 0,622088892
78,6 55,9 126,67 0,620509987
78,4 57,9 126,67 0,618931081
78,6 60,05 126,67 0,620509987
78,4 61,85 126,67 0,618931081
78,2 63,1 126,67 0,617352175
78 63,6 126,67 0,615773269
77,8 63,85 126,67 0,614194363
77,6 64,05 126,67 0,612615457
77,4 64,25 126,67 0,611036552
77,2 64,4 126,67 0,609457646
77 64,55 126,67 0,60787874
76,8 64,7 126,67 0,606299834
76,6 64,8 126,67 0,604720928
76,4 64,9 126,67 0,603142023
76,2 65 126,67 0,601563117
75,8 65,1 126,67 0,598405305
75,6 65,2 126,67 0,596826399
75,2 65,35 126,67 0,593668588
75 65,5 126,67 0,592089682
74,8 65,6 126,67 0,590510776
74,6 65,7 126,67 0,58893187
74,4 65,8 126,67 0,587352964
74,2 65,9 126,67 0,585774059
74 66 126,67 0,584195153
72,8 66,1 126,67 0,574721718
72,6 66,2 126,67 0,573142812
72,4 66,3 126,67 0,571563906
72,2 66,4 126,67 0,569985
72 66,5 126,67 0,568406095
71,8 66,6 126,67 0,566827189
71,6 66,7 126,67 0,565248283
71,4 66,8 126,67 0,563669377
71,2 66,9 126,67 0,562090471
71 67 126,67 0,560511565
70,8 67,1 126,67 0,55893266
67,2 67,2 126,67 0,530512355
66,8 67,3 126,67 0,527354543
66,6 67,4 126,67 0,525775637
66,4 67,5 126,67 0,524196732
66,2 67,6 126,67 0,522617826
66 67,7 126,67 0,52103892
65,8 67,8 126,67 0,519460014
65,6 67,9 126,67 0,517881108
65,4 68 126,67 0,516302203
65,2 68,1 126,67 0,514723297
65 68,2 126,67 0,513144391
62,8 68,3 126,67 0,495776427
62,6 68,4 126,67 0,494197521
62,4 68,5 126,67 0,492618615
62,2 68,6 126,67 0,491039709
62 68,7 126,67 0,489460804
56,8 68,8 126,67 0,448409252
56,6 68,9 126,67 0,446830347
ALUMINIO
Tabla 5. Datos finales e iníciales de la probeta de aluminio
CÁLCULOS DE LAS ÁREAS
Como la probeta utilizada fue de sección circular,
Área de la sección circular:
Área final
LA LONGITUD CALIBRADATenemos que,
Ahora, Longitud calibrada
F(KN) d(mm)0,5 0,12
1 0,171,5 0,3
2 0,492,5 0,67
3 0,853,5 1,07
4 1,344,2 1,694,5 2,54,2 3,53,8 3,726,5 2,55
Datos De La Probeta de Aluminio
(mm)
Diámetro Inicial 5,1
Diámetro final 3,7
Longitud Inicial 76,4
Longitud Final 79,52
7 2,97,5 3,17,8 3,78,5 2,52
9 2,649,5 2,7810 2,9
10,5 3,08Tabla 5. Datos para tracción del aluminio
ESFUERZO DE TRACCIÓN (MÁXIMO)
Tenemos que,
Ahora,
ESFUERZO DE ROTURATenemos que,
Entonces al aplicar la formula tenemos:
MÓDULO DE ELASTICIDAD
Tenemos que,
Ahora,
ALARGAMIENTO PORCENTUAL
Tenemos que,
Ahora,
PORCENTAJE DE ESTRICCIÓN
Tenemos que,
Ahora,
TRANSFORMACIÓN DE LAS CARGAS EN ESFUERZOS
Para transformar las cargas en esfuerzos utilizamos la siguiente formula
Cargas (KN) Área inicial(mm2)
Esfuerzos
0,5 20,42 0,02448581 20,42 0,0489716
1,5 20,42 0,073457392 20,42 0,09794319
2,5 20,42 0,122428993 20,42 0,14691479
3,5 20,42 0,171400594 20,42 0,19588639
4,2 20,42 0,205680714,5 20,42 0,22037218
4,2 20,42 0,205680713,8 20,42 0,18609207
Tabla 6. Transformación de las cargas en esfuerzos
TRANSFORMACIÓN DE LAS DEFORMACIONES EN
DEFORMACIONES UNITARIAS
Para transformar deformaciones en deformaciones unitarias, usamos la formula:
BRONCE
Tabla 7. Datos de la probeta de bronce
AREAS
Como la probeta utilizada fue de sección circular,
Área de la sección circular:
Ahora, Área inicial
Área final
LONGITUD CALIBRADASe usa la siguiente formula:
Ahora, Longitud calibrada
Tabla 8. Datos para la tracción del bronce
ESFUERZO DE TRACCIÓN (MÁXIMO)
LL ε
0,12 76,4 0,001570680,17 76,4 0,00222513
0,3 76,4 0,00392670,49 76,4 0,006413610,67 76,4 0,008769630,85 76,4 0,011125651,07 76,4 0,014005241,34 76,4 0,017539271,69 76,4 0,02212042
2,5 76,4 0,032722513,5 76,4 0,04581152
3,72 76,4 0,0486911
Datos de La probeta de
bronce
Mmmm(mm)
Diámetro Inicial 4,7
Diámetro final 4,45
Longitud Inicial 75,4
Longitud Final 77,4
L L ε
0,06 75,4 0,000795760,09 75,4 0,001193630,27 75,4 0,0035809
0,4 75,4 0,005305040,54 75,4 0,00716180,75 75,4 0,009946950,85 75,4 0,01127321
1,1 75,4 0,014588861,2 75,4 0,01591512
1,46 75,4 0,01936341,7 75,4 0,022546422,1 75,4 0,02785146
2,55 75,4 0,033819632,9 75,4 0,038461543,1 75,4 0,041114063,7 75,4 0,04907162
Tenemos que,
Ahora,
ESFUERZO DE ROTURA
Tenemos que,
Ahora,
MÓDULO DE ELASTICIDAD
Tenemos que,
Ahora,
ALARGAMIENTO PORCENTUAL
Tenemos que,
Ahora,
PORCENTAJE DE ESTRICCIÓN
Tenemos que,
Ahora,
TRANSFORMACIÓN DE LAS CARGAS EN ESFUERZOS
Para transformar las cargas en esfuerzos utilizamos la siguiente formula
Cargas (KN)
Área inicial (mm2)
Esfuerzo
0,5 17,34 0,02883506
1 17,34 0,05767013
1,5 17,34 0,08650519
2 17,34 0,11534025
2,5 17,34 0,14417532
3 17,34 0,17301038
3,5 17,34 0,20184544
4 17,34 0,23068051
4,5 17,34 0,25951557
5 17,34 0,28835063
5,5 17,34 0,31718576 17,34 0,3460207
6,5 17,34 0,3748558
7 17,34 0,4036908
7,5 17,34 0,4325259
7,8 17,34 0,4498269
Tabla 9. Transformación de las cargas en esfuerzos
TRANSFORMACIÓN DE LAS DEFORMACIONES EN
DEFORMACIONES UNITARIAS
Para transformar deformaciones en deformaciones unitarias, usamos la formula:
Tabla 10. Transformación de las deformaciones en deformaciones unitarias
COBRE
Tabla 11. Datos para la probeta de cobre
AREAS
Como la probeta utilizada fue de sección circular,
Área de la sección circular:
L L ε0,06 75,4 0,000795760,09 75,4 0,001193630,27 75,4 0,0035809
0,4 75,4 0,005305040,54 75,4 0,00716180,75 75,4 0,009946950,85 75,4 0,01127321
1,1 75,4 0,014588861,2 75,4 0,01591512
1,46 75,4 0,01936341,7 75,4 0,022546422,1 75,4 0,02785146
2,55 75,4 0,033819632,9 75,4 0,038461543,1 75,4 0,041114063,7 75,4 0,04907162
Datos De La Probeta de Cobre
(mm)
Diámetro Inicial 4,4
Diámetro final 3.75
Longitud Inicial 76.15
Longitud Final 78.55
Ahora, Área inicial
Área final
LONGITUD CALIBRADA
Tenemos que,
Ahora, Longitud calibrada
Tabla 12. Datos para la tracción del cobre
ESFUERZO DE TRACCIÓN (MÁXIMO)
Tenemos que,
Ahora,
ESFUERZO DE ROTURA
Tenemos que,
Ahora,
MÓDULO DE ELASTICIDAD
Tenemos que,
Ahora,
ALARGAMIENTO PORCENTUAL
Tenemos que,
Ahora,
PORCENTAJE DE ESTRICCIÓN
Tenemos que,
Ahora,
F (KN) δ(mm)0.5 0,03
1 0,041.5 0,06
2 0,172.5 0,49
3 0,543.5 0,78
4 0,854.5 1,02
5 1,255 1,64
4.6 1,75
TRANSFORMACIÓN DE LAS CARGAS EN ESFUERZOS
Para transformar las cargas en esfuerzos utilizamos la siguiente formula
Carga (KN)
Área inicial (mm2)
Esfuerzos
0,5 15,2 0,03289474
1 15,2 0,06578947
1,5 15,2 0,09868421
2 15,2 0,13157895
2,5 15,2 0,16447368
3 15,2 0,19736842
3,5 15,2 0,23026316
4 15,2 0,26315789
4,5 15,2 0,29605263
5 15,2 0,32894737
5 15,2 0,32894737
4,6 15,2 0,30263158
Tabla 13. Transformación de las cargas en esfuerzos
TRANSFORMACIÓN DE LAS DEFORMACIONES EN
DEFORMACIONES UNITARIAS
Para transformar deformaciones en deformaciones unitarias, usamos la formula:
L L ε0,03 76,15 0,000393960,04 76,15 0,000525280,06 76,15 0,000787920,17 76,15 0,002232440,49 76,15 0,006434670,54 76,15 0,007091270,78 76,15 0,010242940,85 76,15 0,011162181,02 76,15 0,013394621,25 76,15 0,016414971,64 76,15 0,021536441,75 76,15 0,02298096
Grafica 5. Esfuerzo- deformación unitaria
1. CONCLUSIÓN
Al finalizar la práctica de laboratorio referente al ensayo de tracción se pudo concluir que al ejecutarlo sobre una probeta de acero para dicho fin, el cual permitió obtener las características mecánicas principales de dicho material a partir del análisis de la curva de tensión-deformación y verificar de este modo las propiedades de estos aceros. Cabe destacar que la tensión de fluencia hallada por este método no es representativa del acero y se debe a que las velocidades de deformación son demasiado elevadas.
Así mismo se debe mencionar que al realizar el informe, notamos en otras investigaciones que en el ensayo de tracción la temperatura que se manejo en el laboratorio afecta las propiedades a la tensión de los materiales, ya que dependen
de esta, como lo son: el esfuerzo de cedencia, la resistencia a la tensión y el modulo de elasticidad; están disminuyen a temperaturas mas altas, en tanto que por lo general la ductilidad se incrementa.
2. Bibliografía
Fitzgerald, Robert W. Mecánica de materiales Ed. Alfaomega, 1999 Capítulos 2 y 3. Páginas 5 a 63
Callister, W.D. “Introducción a la Ciencia e Ingeniería de los Materiales, Ed. Reverté S.A., Barcelona
Beer, Ferdinand. Mecánica De Materiales, Ed. Mc Graw Hill, 2007,4ta Edición Capitulo 2Páginas 47 a 113
ENSAYO DE ESFUERZO CORTANTE
Iván correa rojas1, luís Carlos García Padilla 2, José luís Lobo Díaz 3, Kezia Mercado Tovar4, Samuel Franklin Soto5.Asignatura: Resistencia De Materiales
Facultad de Ingeniería1, 2, 3,4 ,5 Programa De Ing. Industrial
Universidad Del Magdalena
RESUMEN
Cuando se habla de Esfuerzo Cortante, nos referimos a la tensión generada cuando las cargas actúan paralelas a la superficie de la sección transversal. En general, se establece que este tipo de esfuerzo se caracteriza por lo siguiente: a) cuando actúen sobre un elemento de material siempre aparecerán en fuerzas de igual magnitud y de sentido contrario. b). siempre existirán en planos perpendiculares. Ensayando un material en cortadura pura y creando una gráfica de deformación de cortadura en función del esfuerzo cortante, se obtiene el diagrama deformación–esfuerzo de cortadura para dicho material. Por tanto, se tiene para cortadura la Ecuación de la Ley de Hooke:
.ABSTRAC
When speech of Shearing strain, we talked about the generated tension when the loads act parallel to the surface of the cross-sectional section. Generally, one settles down that this type of effort
is characterized by the following thing: a) when they always act on a material element will appear in forces of equal magnitude and opposite sense. b). they will always exist in perpendicular planes. Trying a material in pure cut and creating a graph of deformation of cut based on the shearing strain, the diagram is obtained deformation-effort of cut for this material. Therefore, the Equation of the Law of Hooke is had for cut:
PALABRAS CLAVES
Esfuerzo, Deformación, Cortante, Perpendicular, Ley de Hooke.
KEY WORDS
Stress, deformation, shearing, perpendicular, Hooke’s lay.
INTRODUCCIÓN
Fuerzas paralelas a la superficie resistiendo la fuerza causan Esfuerzo Cortante. Este difiere de los esfuerzos a tensión y compresión, que son causados por fuerzas perpendiculares a la superficie en la que ellas actúan. El esfuerzo cortante es también llamado Esfuerzo Tangencial o de Cizalladura. En ambos casos, la palabra esfuerzo designa la intensidad de fuerza por unidad de área y, por consiguiente, es claro que la principal diferencia entre los esfuerzos normales (Tensión y Compresión) y cortantes es la dirección.
El esfuerzo cortante se define como la relación entre la fuerza y el área a través de la cual se produce el deslizamiento, donde la fuerza es paralela al área:
También puede establecerse la Ley de Hooke para corte de manera similar a como se hace en el caso de los esfuerzos normales, de tal forma que el esfuerzo cortante (), será función de la deformación angular (γ) y del módulo de cortante del material (G):
Los módulos de elasticidad E y G están relacionados mediante la expresión:
µ: es la relación de
Poisson del material
Se puede considerar que en general:
a) Los esfuerzos cortantes que actúen sobre un elemento de material siempre aparecerán en
fuerzas de igual magnitud y de sentido contrario.
b) Los esfuerzos cortantes siempre existirán en planos o caras perpendiculares.
Un elemento sometido a esfuerzos cortantes solamente, se dice que está en cortadura pura. Ensayando un material en cortadura pura y transportando a una gráfica la deformación de cortadura en función del esfuerzo cortante, se obtiene experimentalmente el diagrama deformación-esfuerzo de cortadura para el material.
PROCEDIMIENTO
Para realizar este ensayo se siguieron los siguientes pasos:
Calibración y sujeción de probeta:
Se tomaron las dimensiones iniciales de las probetas: longitud, área transversal, etc. Se trasladaron los datos a las tablas respectivas.
Con la maquina encendida, pero previamente calentándola, pero en reposos, se coloco la probeta en la maquina verificando su alienación con las mordazas y posición adecuada de mordazas y probeta.
Nos aseguramos, que la cruceta móvil, fija y marco se encontraban en posición, al igual que el rango de carga.
Colocamos en posición el botón de encendido y presionamos el botón de marcha start para iniciar el ensayo.
Se calibraron a cero los captadores.
Cuando se finalizo la prueba, se presiono el pulsador de paro rápido ( stop) y se detuvo la maquina.
ANÁLISIS Y RESULTADOS
Los resultados obtenidos se obtuvieron mediante el empleo de 4 pernos y juntas de soldadura. En las siguientes tablas se resume el dimensionamiento de cada uno de los materiales.
4 pernos de acero A-36
mm
Longitud 150,04
Espesor 6,035
Ancho 25,65
Platina con uniones soldadas mm
largo 99,8
Espesor 6,35
ancho 25,8
Es importante especificar que los tornillos o pernos soportan una fuerza máxima de 25,6 KN y la platina con uniones soldadas resisten una fuerza máxima de 28, 4 KN.
Por lo tanto procedemos a realizar los cálculos matemáticos e iniciaremos por el cálculo de las áreas:
AREA DELOS PERNOS:
28,60 mm2
En esta situación se tomo el espesor como el diámetro (6,035 mm)
AREA DE LAS JUNTAS DE SOLDADURA
D = DIAMETRO O ESPESOR
H= RADIO
AREA = 63,33 mm2
Es importante tener claro que una vez halladas las áreas,
debe calcularse las fuerzas que soportan las juntas de
soldadura y los 4 pernos, para ello se hace necesario trabajar
con un factor de seguridad.
Por ultimo calcularemos los esfuerzos de las piezas:
Para los pernos:
Primero calculemos la fuerza que pueden soportar cada uno de los tornillos, por ello tengamos en cuenta que la fuerza máxima que soportan los tornillos es 25, 6 KN entonces, por lo tanto si dividimos esa fuerza entre 4, esto será la fuerza que soporta cada tornillo.
(25,6 KN/ 4 = 6,4 KN)
Entonces el esfuerzo de corte será: 6,4 KN / 28,60 mm2
Por lo tanto el esfuerzo de corte será: 0,22 MPA
Para las juntas de soldadura:
Las juntas de soldaduras soportan una fuerza de 28,4 KN, entonces el esfuerzo de corte será dicha fuerza sobre el factor de seguridad, que en este caso es 4. El esfuerzo de corte será: 7, 1 MPA
EVALUACION
Con los conocimientos adquiridos con la experiencia de esfuerzo cortante, se dan respuesta a los siguientes interrogantes:
1. Mencione tres partes de un equipo donde se den fuerzas cortantes y otras tres donde se den fuerzas de apoyo.
R/ Fuerza Cortante: A diario, en la vida cotidiana se pueden observar fuerzas cortantes, para ello basta mencionar los pistones de los carros, en los pernos que sujetan
los largueros de una cama y los ejes de transmisión de automóviles.
Fuerzas apoyos: los tornillos que componen el motor de un carro, pasadores que unen vigas sometidas a cargas verticales, varillas que hacen parte de hormigón reforzado.
2. Indique la importancia de conocer los esfuerzos provocados por estas condiciones sobre la pieza mencionada anteriormente.
R/ Como Futuros Ingenieros Industriales, nos desempeñaremos en áreas de aplicación encaminadas en procesos industriales, las cuales involucran materiales, personas y equipos, es decir áreas en las que se tendrán unos insumos, que luego deben ser convertidos en productos finales, mediante la aplicación de tecnologías adecuadas, por lo tanto seria muy importante conocer las características de los materiales utilizados entre ellas las propiedades mecánicas y tener en cuenta factores de esfuerzo, fractura para minimizar costos, buscando altos beneficios, la importancia de conocer los esfuerzos que se pueden dar sobre una pieza radica en que esto nos ayuda a prevenir riesgos debido a fallas que estén presentándose o que se puedan presentar en las piezas debido a un exceso de cargas. Si sabemos cuál es el esfuerzo permisible de la estructura y el esfuerzo que
queremos aplicar podremos determinar las propiedades mecánicas que cumplan con nuestras exigencias y así seleccionar el material adecuado.
3. ¿Qué fenómenos que ponen en peligro la máquina o dispositivo se produce en piezas solicitadas de esta forma?
R/ Tener en buen estado la maquina en un proceso de producción involucra excelentes resultados y garantiza seguridad, es decir los riesgos de peligro son mínimos. Pero es importante tener presente que fenómenos como: a) la aparición de una sobrecarga accidental de la maquina por poner a prueba elementos o materiales que superan la capacidad de esfuerzo de ésta. B) El mantener la máquina a muy altas temperaturas puede causar la dilatación de partes importantes de la estructura, si estas se llegaran a plastificar sería un grave problema. Por lo tanto fenómenos como los descritos anteriormente seria desfavorables para el adecuado funcionamiento de cualquier maquina.
4.Mencione algunas formas de saber si una pieza podría fallar (o detectar la falla antes de que hayan consecuencias serias).
R/ Detectar fallas en una maquina y un material es el objetivo que enmarcan los ingenieros Civiles,
Mecánicos e ingenieros de producción, para evitar consecuencias graves, entre ellas riesgos en los trabajadores (condiciones de salud) y perdidas económicas en la industria como: exceso de inventario, unidades defectuosas, disminución de utilidades. Cabe mencionar que tal objetivo puede lograrse mediante la aplicación de diferentes herramientas y criterios de estudio ya sea experimentales o científicos tal y como lo hicimos en ésta experiencia, en la cual colocamos a prueba un material con ayuda de una máquina de ensayo universal o cualquier otra máquina similar a ésta. También podemos saber si una pieza va a fallar realizando cálculos matemáticos; podemos conocer la capacidad de una pieza o estructura hallando el Factor de seguridad (n). También es importante tener claro que mediante la observación y características de los materiales se pueden notar fallas, como la corrosión y el desgaste.
CÀLCULOS
TABLA 1. TOMA DE DATOS
Tipo de material
Dimensiones iníciales
Fuerza aplicada
Esfuerzo cortante
Con pernos
25 KN 1294 MPa
Con soldadura
88 KN 8167,7355 MPa
CONCLUSIÓN
Con la elaboración de la anterior práctica de laboratorio logramos determinar y concluir que la
resistencia al cortante de los materiales depende básicamente de la característica propia de la naturaleza tanto física como mecánica de los materiales. Se observo por otro lado que el esfuerzo cortante es un parámetro importantísimo de diseño, y si no se tiene en cuenta muchas de nuestras máquinas o estructuras que vallamos a diseñar en una propuesta de construcción o una planta física de una distribución en planta , podrían dañarse y a su vez traer muchas pérdidas de vidas humanas. A su vez nos dimos cuenta de que las juntas soldadas se comportan mucho mejor que las remachadas en lo que se refiere a soportar esfuerzos de corte ya que la soldadura presentan unos efectos de cizalla duras como el del rasgado que se comporta mejor que el desplazamiento que sufren los pernos.
BIBLIOGRAFÍA
Hasbún Cáceres, Carlos. Experiencia No. 2 Esfuerzo Cortante – Guía de Laboratorio, Universidad Autónoma del Caribe, Barranquilla, 2010.
Timoshenko, Stephen P. Mecánica de Materiales, Unión Tipográfica Editorial Hispano – Americana, Ciudad de México, 1974, págs. 32 -35
Singer, Ferdinand L.; Pytel, Andrew. Strength of Materials, Unión Tipográfica Editorial Hispano –
Americana, Ciudad de México, Cuarta Edición, págs.. 50 – 62.
www.tecnologiamecanica.com/elementos, 29/04/2010 12:16 a.m.
www.wikipedia.com/esfuerzocortante, 29/04/2010 12:16 a.m.
EXPERIENCIA 3. ENSAYO DE FLEXION EN METALES
José Lobo-Díaz1, Kezia Mercado-Tovar 2, Luis García-Padilla 3, Iván Correa- Rojas 4
Samuel Soto- Amaya 5
Asignatura: Resistencia De MaterialesFacultad de Ingeniería
1, 2, 3, 4,5 Programa De Ing. Industrial Universidad Del Magdalena
RESUMEN
En ingeniería se denomina flexión al tipo de deformación que presenta un elemento estructural alargado en una dirección perpendicular a su eje longitudinal. El término "alargado" se aplica cuando una dimensión es preponderante frente a las otras.El rasgo más destacado es que un objeto sometido a flexión presenta una superficie de puntos llamada fibra neutra tal que la distancia a lo largo de cualquier curva contenida en ella no varía con respecto al valor antes de la deformación.
ABSTRAC
In engineering is called bending deformation which has a structural element elongated in a direction perpendicular to its longitudinal axis. The term "extended" applies when one dimension is dominant over the other. The most prominent feature is that an object subject to bending points with a surface called neutral axis such that the distance along any curve contained in it
does not vary with respect to the value before deformation. Any effort that results is called flexion bending moment.
PALABRAS CLAVES
Deformación, Momento Flector
KEYS WORDS
Deformation, bending moment
1. Introducción
El esfuerzo de flexión se obtiene cuando se aplican sobre un cuerpo pares de fuerza perpendiculares a su eje longitudinal, de modo que provoquen el giro de las secciones transversales con respecto a los inmediatos. Sin embargo y por comodidad para realizar el ensayo de los distintos materiales bajo la acción de este esfuerzo se emplea generalmente a las mismas comportándose como vigas simplemente apoyadas, con la carga concentrada en un punto medio. En estas condiciones además de producirse el momento de flexión requerido, se superpone a un esfuerzo cortante, cuya influencia en el cálculo de la resistencia del material varía con la distancia entre apoyos, como se pudo comprobar fácilmente en la práctica realizada de dicho ensayo.
1. Descripción del problema.
Materiales y Equipos:Máquina para ensayos de flexiónExtensómetroVernierProbetas.
Procedimiento:
Parte A: Observación de la relación entre carga y deflexión
Medir las dimensiones de la probeta Colocar la probeta en los
apoyos con un claro de 600
mm. Colocar el dispositivo de carga en el centro del claro. Montar el extensómetro y el calibrarlo.
Aplicar la carga de desde cero (0) hasta 20N con incremento de 5N. Leer las deflexiones correspondientes a cada carga y registrarlas en la tabla. Repetir el procedimiento para los otros materiales.
Parte B: Observación de la relación entre deflexión y longitud del claro de la vida
Disminuir la distancia entre apoyos de la viga de 500mm.Aplicar una carga de 10N, leer y tabular la deflexión resultante para todos los materiales. Disminuir la distancia entre apoyos de la viga de 400 y 300 mm y repetir experiencia.
2. Discusión.
Al empezar la experiencia analizamos la forma geométrica y el tipo de material a trabajar ya que a este se le iban a inducir una fuerza F, dicha fuerza iba a producir una deformación del eje longitudinal llamada curva de flexión hasta el punto que este soportara un número de ciclos determinado o aparecieran la
primeras grietas en dicho material. Basándonos en la guía determinamos valores característicos del ensayo a trabajar, además también observamos el comportamiento de del este ensayo, el ensayo de flexión que se suele examinar de forma visual.
3. Análisis de resultados.
Esta prueba fue realizada en la máquina para ensayos de flexión con tres varillas de los materiales: bronce, aluminio y acero utilizando un extensómetro.
DIÁMETROS DE LAS VARILLAS
BRONCE 8 mm
ALUMINIO 8 mm
ACERO 8 mm
Tabla. Diámetros de las varillas a ensayar
4. Evaluación
Determinar el momento flector máximo de la viga, el esfuerzo por flexión máximo y el módulo de elasticidad para cada uno de los materiales ensayados. Registrar en tablas.
BRONCE
L (mm) 600 500 400 300
F (N) = 5 1.11 0.65 0.1 0.01
10 2.34 1.32 0.28 0.02
15 3.49 1.59 0.62 0.11
20 4.62 2.62 0.91 0.36
Tabla. Fuerzas aplicadas y sus deflexiones para cada distancia en varilla de bronce
ALUMINIO
L (mm) 600 500 400 300
F (N)5
1.62 0.94 0.46 0.24
10 3.32 1.93 0.97 0.45
15 4.99 2.90 1.46 0.73
20 6.52 3.90 1.90 0.93
Tabla. Fuerzas aplicadas y sus deflexiones para cada distancia en varilla de aluminio.
ACERO
L (mm) 600 500 400 300
F (N)
5
0.75 0.6 0.17 0.22
10 1.26 0.95 0.33 0.27
15 1.76 1.25 0.5 0.30
20 2.44 1.46 0.68 0.38
Tabla. Fuerzas aplicadas y sus deflexiones para cada distancia en varilla de acero.
Tabla. Datos ensayo de flexión para los 3 materiales
RESULTADOS DE LA PARTE A
Aplicando las formulas propuestas en la guía de laboratorio que arrojaron los siguientes resultados:
Momento de Inercia (para barra sección circular)
m4
Momento Flector Máximo
Esfuerzo por flexión máximo
Módulo de elasticidad
.
Módulo de elasticidad promedio
GRAFICAS DE LAS DEFLEXION PARA EL BRONCE CON
RESPECTO A LA DISTANCIA
MATERIAL BRONCE ALUMINIO ACERO
F(N) δ (mm) δ (mm) δ (mm)
5 0,46 0,64 0,24
10 0,92 1,27 0,46
15 1,37 1,92 0,67
20 1,81 2,55 0,89
L (mm) δ (mm) δ (mm) δ (mm)
300 0,12 0,16 0,06
400 0,27 0,39 0,13
500 0,53 0,76 0,26
Gráfica. Deflexión Bronce a 600 mm
Gráfica. Deflexión Bronce a 500 mm
Gráfica. Deflexión Bronce a 400 mm 3. Deflexión Bronce a 400 mm
Gráfica . Deflexión Bronce a 300 mm
Como se pudo apreciar en las gráficas, a mayor distancia, mayor es la deflexión. La varilla de bronce a medida que la distancia en la que fue sometida a las fuerzas, tiene la tendencia que al comienzo se deforma muy poco y que cuando se le imprime 15 y 20 N presentan un cambio más drástico generándose una gráfica en curva en vez de las lineales del principio.
GRAFICAS DE LAS DEFLEXION PARA EL ALUMINIO CON
RESPECTO A LA DISTANCIA
Gráfica . Deflexión Aluminio a 600 mm
Gráfica . Deflexión Aluminio a 500 mm
Gráfica. Deflexión Aluminio a 400 mm
Gráfica . Deflexión Aluminio a 300 mm
La varilla de aluminio tiene una deflexión proporcional a la fuerza en forma constante con las distancias de 600 y 500 mm. Para las otras distancias, la primera medida con 5 N se separa más de lo normal con la de 10 N.
GRAFICAS DE LAS DEFLEXION PARA EL ACERO CON RESPECTO
A LA DISTANCIA
Gráfica. Deflexión Acero a 600 mm
Gráfica. Deflexión Acero a 500 mm
Gráfica. Deflexión Acero a 400 mm
Gráfica. Deflexión Acero a 300 mm
La Varilla de acero muestra un comportamiento menos esperado, pero de igual forma se puede inferir con facilidad cual es que el que más soporta las cargas generando pocas deflexiones. Con la distancia de 300 mm, es con la cual presenta mayor deflexión igual que los otros materiales; sin embargo, las diferencias entre las deflexiones de las distintas cargas es muy poca.
GRAFICAS DE LAS DEFLEXION PARA EL BRONCE CON
RESPECTO A LA FUERZA
Gráfica. Deflexión Bronce a 5 N
Gráfica . Deflexión Bronce a 10 N
Gráfica. Deflexión Bronce a 15 N
Gráfica. Deflexión Bronce a 20 N
En las anteriores gráficas de deflexión para el broce con respecto a la fuerza, es bastante visible que se observa el mismo comportamiento, las medidas a 0.3 y 0.4 m las cuales tienen deflexiones muy parecidas, y las otras se extienden más en la curva.
GRAFICAS DE LAS DEFLEXION PARA EL ALUMINIO CON RESPECTO A LA FUERZA
Gráfica. Deflexión Aluminio a 5 N
Gráfica. Deflexión Aluminio a 10 N
Gráfica. Deflexión Aluminio a 15 N
Gráfica. Deflexión Aluminio a 20 N
Las anteriores presentaciones muestran un comportamiento parecido al del bronce, pues las gráficas de las varillas de los dos materiales son muy parecidas.
GRAFICAS DE LAS DEFLEXION PARA EL ACERO CON RESPECTO
A LA FUERZA
Gráfica. Deflexión Acero a 5 N
Gráfica. Deflexión Acero a 10 N
Gráfica. Deflexión Acero a 15 N
Gráfica. Deflexión Acero a 20 N
A diferencia de los otros dos materiales, la varilla correspondiente al acero muestra una curva totalmente diferente, en su comienzo (con distancias de 0.3 y 0.4 m) los valores están prácticamente juntos, luego viene una deflexión drástica para 0.5 m y luego la deflexión para 0.6 m se aleja menos y queda cerca de la anterior.
MATERIAL I (m4) L (m)
F (N) M (N.m)
σ (N.m2) E (N/m2) E Promedio
(N/m2)
BRONCE 2,0110−10 0.6
5 3 4.47×109 2,431011 1,21×1011
10 6 8.95×109 2,431011
15 9 1,341010 2,451011
20 12 1,791010 2,471011
ALUMINIO 2,0110−10 0.6
5 3 4.47×109 1,621011 1,29×101
10 6 8.95×109 1,761011
15 9 1,341010 1,741011
20 12 1,791010 1,791011
ACERO 2,0110−10 0.6
5 3 4.47×109 4,661011 4,89×1011
10 6 8.95×109 4,861011
15 9 1,341010 5,011011
20 12 1,791010 5,031011
Tabla 25. Momento flector máximo, esfuerzo por flexión máximo y módulo de elasticidad para cada uno de los materiales ensayados a diferentes fuerzas
RESULTADOS DE LA PARTE B
Aplicando las formulas propuestas en la guía de laboratorio que arrojaron los siguientes resultados:
Momento de Inercia (para barra sección circular)
m4
Momento Flector Máximo
Esfuerzo por flexión máximo
Módulo de elasticidad
MATERIAL I (m4) F (N) L M σ (N.m2) E (N/m2) E Promedio
(m) (N.m) (N/m2)
BRONCE 2,0110−1
0
10
0.6 6 8.95×109 9,561010 1.42×1011
0.5 5 6,21×109 9.81×1010
0.4 4 3.98×109 2.36×1011
0.3 3 2.23×109 1.39×1011
ALUMINIO 2,0110−1
0
10
0.6 6 8.95×109 6.74×1010 6.62×1010
0.5 5 6,21×109 6.71×1010
0.4 4 3.98×109 6.83×1010
0.3 3 2.23×109 6.21×1010
ACERO 2,0110−1
0
10
0.6 6 8.95×109 1,771011 1.54×1011
0.5 5 6,21×109 1,361011
0.4 4 3.98×109 2.01×1011
0.3 3 2.23×109 1.036×1011
Tabla 7. Momento flector máximo, esfuerzo por flexión máximo y modulo de elasticidad para cada uno de los materiales ensayados a diferentes distancias
5. Conclusión.
El esfuerzo del Ensayo de Flexión se obtiene cuando se aplican sobre un cuerpo pares de fuerza perpendiculares a su eje longitudinal, de modo que provoquen el giro de las secciones transversales con respecto a los inmediatos. Sin embargo y por comodidad para realizar el ensayo de los distintos materiales bajo la acción de este esfuerzo se emplea generalmente a las mismas comportándose como vigas simplemente apoyadas, con la carga concentrada en un punto medio. Por otra parte el rasgo más destacado es que un objeto sometido a flexión presenta una superficie de puntos llamada fibra neutra tal que la distancia a lo largo de cualquier curva contenida en ella no varía con respecto al valor antes de la deformación. Cualquier esfuerzo que provoca flexión se denomina momento flector cuya influencia en el cálculo de la resistencia del material varia con la distancia entre apoyos,
debido a que mientras los momentos flectores aumentan o disminuyen otros esfuerzos como el cortante se mantienen constantes.
6. Bibliografía.
Mecánica de materialesRobert W Fitzgerald
Ed. Alfaomega 1996 Capítulos 2 y 3. Páginas 5 a 63
“Introducción a la Ciencia e Ingeniería de los Materiales”. Callister, W.D.
Ed. Reverté S.A., Barcelona
Mecánica De MaterialesFerdinand BeerEd. Mc Graw Hill20074 EdiciónCapitulo 2Páginas 47 a 113
EXPERIENCIA N0 4 ENSAYO DE IMPACTO EN METALES
José Lobo-Díaz1, Kezia Mercado-Tovar 2, Luis García-Padilla 3, Iván Correa- Rojas 4
Samuel Soto- Amaya 5
Asignatura: Resistencia De MaterialesFacultad de Ingeniería
1, 2, 3, 4,5 Programa De Ing. Industrial Universidad Del Magdalena
RESUMEN
El ensayo de impacto describe la reacción o resistencia de un material a una carga que es aplicada rápidamente. El ensayo Charpy es uno de los más utilizados. La energía que se requiere para fracturar la probeta se mide y puede utilizarse como base para la comparación de muchos otros materiales, probados bajo las mismas condiciones. Además, se puede identificar una temperatura de transición que se encuentra por encima, de la que el material fallara de manera dúctil, en vez de fallar de manera frágil.
ABSTRAC
The impact test described reaction or resistance of a material to a load is applied quickly. The Charpy test is one of the most used. The energy required to fracture the specimen is measured and can be used as a basis for comparison of many other materials, tested under the same conditions. In addition, you can identify a transition temperature which is above, of which fail in a ductile material, instead of failing so fragile.
PALABRAS CLAVES
Ductilidad, Esfuerzo, Tenacidad, Fragilidad
KEYS WORDS
Ductility, Effort, toughness, brittleness
1. Introducción Cuando se somete un material a un golpe bastante intenso, en el cual la
velocidad con la que se aplica el esfuerzo es muy grande, el material puede optar por tener un comportamiento más frágil en comparación con el que se observado en otros tipos de ensayos como en el de tensión. El ensayo de impacto a menudo es utilizado para evaluar y calificar la fragilidad de un material bajo las condiciones mencionadas. Al pasar del tiempo se han diseñado varios procedimientos, incluyendo el ensayo Charpy y el ensayo Izod. Las propiedades del ensayo de impacto, son la energía absorbida y la temperatura de transición, las cuales son muy sensibles a las condiciones de carga.
Montaje Ensayo de impacto-Charpy
7. Descripción del problema.
Materiales y Equipos:
Subir el brazo de la máquina a la posición de máxima altura y fijarlo con el gancho de seguridad.Colocar la probeta en los apoyos de la máquina de tal modo que reciba impacto del péndulo sobre la cara opuesta a la entalladura.Bajar lentamente el péndulo y asegurarse de que el plano de simetría de la probeta coincida con el pan de oscilación del péndulo.Llevar el péndulo nuevamente a la posición inicial.Liberar el péndulo.Tomar la lectura del ángulo final y de la energía absorbida.Repetir el procedimiento para las otras probetas.
2. Discusión
Al empezar a realizar la práctica de éste ensayo se sugirieron varias hipótesis referentes a la reacción de los materiales que fueron utilizados y que fueron impactados por el péndulo (en ambas máquinas). Se hizo una consideración desde el principio, que al ser tan grande y resistente el péndulo de la maquina digital, fracturaría totalmente cualquier probeta que se quisiera poner en prueba; al contrario cuando se vieron las dimensiones de la máquina manual, es por eso que se tuvo en
cuenta que al ser de menor tamaño y comparando con la digital, la primera, no fracturaría ninguna probeta.
Al llevar a cabo la práctica se pudo observar que las hipótesis que fueron planteadas en un comienzo, no fueron comprobadas, puesto que la fractura en los materiales no solo depende de la maquina, sino que también depende del material con el que se está realizando la prueba.
1. ANÁLISIS DE RESULTADOS
RESULTADO PARA CHARPY
Tabla. Resultados prueba Charpy (Datos propuestos)
3. EVALUACION
Dibujar la forma de la fractura típica de un material dúctil y de un
material frágil. Diferenciar las características de cada una.
RTA/
Fractura de material dúctil: La fractura dúctil comienza con la formación de un cuello y la formación de cavidades dentro de la zona de estrangulamiento. Luego las cavidades se fusionan en una grieta en el centro de la muestra y se propaga hacia la superficie en dirección perpendicular a la tensión aplicada. Cuando se acerca a la superficie, la grieta cambia su dirección a 45° con respecto al eje de tensión y resulta una fractura de cono y embudo.
Fractura de material frágil: La fractura frágil tiene lugar sin una apreciable deformación y debido a una rápida propagación de una grieta. Normalmente ocurre a lo largo de planos cristalográficos específicos denominados planos de fractura que son perpendiculares a la tensión aplicada.
La mayoría de las fracturas frágiles son transgranulares o sea que se propagan a través de los granos.
Pero si los límites de grano constituyen una zona de debilidad, es posible que la fractura se propague intergranularmente. Las bajas temperaturas y las altas deformaciones favorecen la fractura frágil.
Describir brevemente los tipos de ensayo de impacto más utilizados.
RTA/
Ensayo de Charpy: Consiste en una muestra del material que se va a ensayar, en forma de una barra cuadrada, la cual puede contener o no una muesca en forma de V, ya que éstas miden de mejor manera la resistencia del material a la propagación de la fractura. Tal muestra se golpea con un péndulo oscilante, calibrado y así, se obtiene la energía absorbida. En el ensayo, el péndulo, parte de una altura Ho, gira describiendo un arco, golpea y rompe la muestra del material, alcanzando una elevación final Hf. Conociendo la elevación inicial y final del péndulo, se puede obtener la diferencia de energía potencial. Esta diferencia es la energía de impacto absorbido por la muestra durante la ruptura. La energía se expresa generalmente en pie-libras (pie.lbf) o Joules (J), donde 1 pie.lbf =1.356J, esta energía corresponde al área bajo la curva de la gráfica esfuerzo - deformación. La capacidad de un material para resistir el impacto suele denominarse tenacidad del material. La temperatura también juega un papel muy importante en cuanto al ensayo Charpy, ya que: A mayor temperatura es mayor la energía para romper el material, y con poca
temperatura, el material, se fractura con poca energía absorbida. A temperaturas elevadas el material se comporta de manara dúctil con gran deformación y estiramiento antes de romperse. A temperaturas reducidas el material es frágil y se observa poca deformación en el punto de fractura. La temperatura de transición es aquella a la cual el material cambia de presentar una fractura dúctil a una frágil. La prueba Charpy no da respuestas muy satisfactorias, razón por la cual el Laboratorio de Investigación Naval ha desarrollado una prueba llamada Ensayo de desgarramiento dinámico.
Ensayo de impacto con maquina de Izod ó flexión por choque de barras empotradas (método Izod):
En el método Izod la probeta se coloca en voladizo y en posición vertical, siendo asegurada por la mesa de apoyo de modo tal que la entalladura quede en el plano de las mordazas; en estas condiciones el extremo del martillo golpea al material a 22mm de las mismas, como indica la figura anterior, pudiendo realizarse más de un ensayo sobre la misma probeta, también puede construirse de sección circular, que presenta la ventaja de que permite determinar la energía de rotura sobre caras o generatrices opuestas y a diferentes profundidades de la muestra.
Maquina de ensayo - péndulo astec: El péndulo Baldwin de la casa SATEC Systems (USA permite realizar ensayos de flexión por choque según los métodos de Charpy e Izod y tracción por choque, con dos posiciones del martillo para alcances de 325,4 Joule (33,81 Kgfm) o bien 135,6 Joule (13,825 Kgfm), según los métodos. La apreciación de la lectura de energía absorbida por la probeta resulta de 2 Joule/div y de 1Kgfm/div, según el sistema de medida. El martillo se sujeta en la posición de ensayo, según la energía requerida, mediante una palanca que al destrabarse lo deja en libertar al impacto. La misma palanca permite accionar un sistema de freno a cinta para detener al golpeador una vez alcanzada la rotura.
La energía de ensayo será la necesaria para producir la fractura del material en un solo golpe y quedará indicada, en el cuadrante del péndulo, por una aguja arrastrada por otra fija solidaria al eje del golpeador.
Describir los tipos de probetas utilizados en los ensayos de impacto.
Incluir las dimensiones estándares de cada una.
RTA/
Enunciar las condiciones que deben tener las maquinas y las probetas para poder obtener propiedades que se puedan certificar.
RTA/
CONDICIONES DE LAS PROBETAS:
Probetas para ensayo de Charpy:
CONDICIONES DE LAS MÁQUINAS DE PRUEBAS A fin de que la energía perdida en la máquina a causa de movimientos, giros y vibraciones sea despreciable, su construcción debe ser muy rígida y estable. Para que la probeta quede sometida únicamente a flexión, el plano de oscilación del péndulo debe ser vertical, perpendicular al eje de la probeta y pasar por el punto medio entre apoyos de la misma; de esta forma el choque tiene lugar en el plano de simetría longitudinal de la entalla.
Para evitar solicitaciones anormales sobre la articulación del brazo con las consiguientes vibraciones del conjunto, que absorben trabajo falseando los resultados, es necesario dimensionar el mazo de forma que su baricentro coincida con el punto de percusión. Dispuestas así las cosas no se crean esfuerzos secundarios; el trabajo absorbido por la rotura indicado en la máquina, se ha empleado realmente en romper la probeta por flexión en la sección de la entalla y el choque no repercute sobre la bancada. Si por el contrario, el baricentro está situado en C1, la fuerza de inercia F debida a la energía cinética en el momento del choque, se descompone en dos; la F1 que actúa sobre la probeta y la F2 que solicita transversalmente el eje de la articulación. Siendo F1 < F, actuará sobre la probeta únicamente una fracción de la energía cinética disponible, y el resto se transforma en vibraciones de la bancada; por otra parte, si F no está sobre el plano de simetría de la arista, nace un momento (Fa) que solicita de forma anormal el perno de la articulación y sus cojinetes. Por último, si F está fuera del plano de simetría de la entalla, al momento necesario para romper la probeta es mayor que el que sería necesario si F se aplicase en el punto medio; aumenta el trabajo absorbido por la rotura y por tanto la resiliencia.
CONCLUSIÓN
Luego de realizar la Prueba de impacto, se lograron establecer las siguientes deducciones y observaciones:
La tenacidad es la medida de la cantidad de energía que un material puede absorber ante una fractura.La temperatura también juega un papel muy importante en cuanto a los ensayos de impacto, ya que: A mayor temperatura es mayor la energía para romper el material, y con poca temperatura, el material, se fractura con poca energía absorbida. A temperaturas elevadas el material se comporta de manera dúctil con gran deformación y estiramiento antes de romperse.
A temperaturas reducidas el material es frágil y se observa poca deformación en el punto de fractura. La temperatura de transición es aquella a la cual el material cambia de presentar una fractura dúctil a una frágil.
Al aumentar el porcentaje de carbono los aceros son más frágiles y absorben más energía de impacto.
Los ensayos de impacto determinan la energía requerida para la ruptura, esta energía se conoce como
tenacidad al impacto del material. Los ensayos por impacto también son útiles para determinar la temperatura de transición de un material dúctil a frágil.
Al ampliar nuestra investigación sobre esta temática, también se pudo concluir, que la temperatura juega un papel muy importante en cuanto al ensayo de impacto, ya que: A mayor temperatura es mayor la energía para romper el material, y con poca temperatura, el material, se fractura con poca energía absorbida. A temperaturas elevadas el material se comporta de manera dúctil con gran deformación y estiramiento antes de romperse. A temperaturas reducidas el material es frágil y se observa poca deformación en el punto de fractura. La temperatura de transición es aquella a la cual el material cambia de presentar una fractura dúctil a una frágil.
4. Bibliografía
Mecánica de materialesRobert W FitzgeraldEd. Alfaomega1996Capítulos 2 y 3.Páginas 5 a 63
“Introducción a la Ciencia e Ingeniería de los Materiales”. Callister, W.D. Ed. Reverté S.A., Barcelona
Mecánica De Materiales
Ferdinand BeerEd. Mc Graw Hill 2007 4 Edición Capitulo 2Páginas 47 a 113
www.tecnologiamecanica.com/elementos, 29/04/2010 12:16 a.m.
EXPERIENCIA NO 5. COMPRESIÓN EN METALES Y CONCRETO
José Lobo-Díaz1, Kezia Mercado-Tovar 2, Luis García-Padilla 3, Iván Correa- Rojas 4
Samuel Soto- Amaya 5
Asignatura: Resistencia De MaterialesFacultad de Ingeniería
1, 2, 3, 4,5 Programa De Ing. Industrial Universidad Del Magdalena
RESUMEN
El ensayo de compresión es un ensayo que estudia el comportamiento de un material sometido a un esfuerzo de compresión, progresivamente creciente, ejercido por una máquina apropiada, hasta conseguir la rotura o aplastamiento, según la clase de material se obtiene una curva de tensión aplicada frente a la deformación relativa producida. El ensayo se realiza sobre probetas cilíndricas, en los metales, y en cúbicas en los materiales no metálicos.
ABSTRAC
The compression test is a test that studies the behavior of a material under a compressive stress gradually increased, exercised by an appropriate machine, to get broken or crushed, according to the kind of material obtained a curve of voltage versus relative deformation produced. The test is performed on cylindrical samples, in metals, and cubic in the non-metallic materials.
PALABRAS CLAVES
Compresión, esfuerzo, tensión, deformación.
KEYS WORDS
Compression, effort, stress, strain.
1. Introducción.
El ensayo de compresión es un ensayo de materiales utilizado para conocer su comportamiento ante fuerzas o cargas de compresión, aplicándose sobre todo en probetas de materiales que van a trabajar a compresión. Este ensayo es poco frecuente en los metales y consiste en aplicar a la probeta, en la dirección de su eje longitudinal, una carga estática que tiende a provocar un acortamiento de la misma y cuyo valor se irá incrementando hasta la rotura o suspensión del ensayo.
2. Descripción del problema
Materiales Y Equipos Utilizados: Maquina de Ensayo Universal, Muestras de Materiales o Probetas, Calibrador Vernier o Pie de Rey.
Tomamos la probeta colocándola de forma paralela y perpendicular a la base de la maquina, ya sea del material metálica o de concreto. Posteriormente tomamos las dimensiones iniciales de la probeta como son ancho, diámetro, longitud y espesor. Observamos que no tuviera ningún defecto que pudiera presentar ya que en ese caso se debía rechazar la prueba y deberíamos empezar otra. Posteriormente se procede a aplicar la carga hasta que se produzca la falla. Por ultimo
tomamos el dato de la carga máxima aplicada que es Fmax.
3. Discusión
Al principio de la experiencia de laboratorio “Compresión En Metales Y Concreto” tomando como base las guías de laboratorio estuvimos a la expectativa de como seria este procedimiento con el material en este caso el concreto y observamos que este es un material muy resistente comprobando así lo plasmado en la guía y lo dicho por el profesor no se logro terminar el experimento por falta de tiempo pero el tiempo suministrado fue demasiado y aun así este material aun no le pasaba nada, no llegaba a su ruptura; contrario paso con el acero en el cual si observamos la finalización del experimento con éxito logrando así observar su longitud final, desplazamiento, diámetro final y fuerza máxima suministrada.
Anexo1. Probeta de Concreto en la Maquina Universal de Ensayos
Anexo 2. Probeta de Acero en la Maquina Universal de Ensayos
Anexo 3. Maquina Universal de Ensayos
1. Análisis y resultados.
Lo: Longitud inicial
Lf: Longitud final
Do: Diámetro inicial
Df: Diámetro final
Ao: Área inicial
Af: Área final
%L: % Elongación
%A: % Reducción de área
MATERIAL CONCRETO
Lo: 300 mm
Do: 150 mm
Ao:
Ao: 17671.45mm2
No se pudo terminar con los cálculos del experimento debido a que el tiempo se agoto y el material no llegaba a su ruptura recalcando así que el concreto es un material muy resistente lo cual impidió la culminación del experimento.
MATERIAL ACERO
Lo: 50mm
Do: 19 mm
Área de la probeta con Do
Ao:
Ao: 283.52 mm2
Lf: 40,6
Df: 21
Área de la probeta Df
Elongación
(%L):
(%L): 18,8 %
REDUCCION DE AREA =
Área final – Área inicial/ Área inicial
%A = CONCRETO ACERO
Longitud(mm)
300 50
Diámetro(mm)
150 19
Área (A) (mm2)
17671.45 283.52
Reducción de área (%A)
22,16%%
Elongación (%L)
18,88%
Tabla 1. Datos iniciales de las probetas a ensayar
CONCRETO ACERO
Longitud(mm) 40,6
Diámetro(mm) 19
Área (A) (mm2) 283,52
Reducción de área (%A)
22,16%
Elongación (%L)
18,88%
Tabla 2. Datos finales de las probetas a ensayar
Cuestionario.
1. Indique la importancia de conocer los esfuerzos provocados en las probetas.
Es de vital importancia conocer los esfuerzos provocados en las probetas ya que esto nos facilitara tener una mejor escogencia sobre el material de la probeta a trabajar, asimismo nos ayudara a tener una visión mas amplia sobre las fallas que puede presentar el material y sus consecuencias que si no son tratas pueden ocasionar innumerables peligros.
2. Mencione algunas formas de saber si una pieza podría fallar (o detectar la falla antes de que hayan consecuencias seria)
El origen de estas fallas se encuentra en un diseño inadecuado, en una mala selección de los materiales y de un defectuoso procesamiento de los mismos, así como su abuso. El encargado en este caso el Ingeniero debe prever fallas potenciales y en consecuencia hacer un buen diseño, buena selección de materiales y procesos, buen control de calidad y efectuar pruebas para evitar fallas, el Ingeniero deberá determinar su origen, de manera que se pueda evitar en un futuro.Para determinar la causa de la falla es indispensable una compresión del mecanismo de la fractura. Aquí se
concentra en identificar los mecanismos debido a los cuales los metales fallan al ser sujetos a un esfuerzo.
3. De acuerdo a la velocidad de aplicación de carga, ¿Cómo se clasifican los ensayos mecánicos?
Los ensayos pueden clasificarse de la siguiente manera:
Aquellas relacionadas con la manera en que la carga es inducida.
El método de aplicación de la carga es la base más común para designar o clasificar los ensayos mecánicos. Hay tres factores involucrados en la definición de la manera en que la carga es aplicada: la clase de esfuerzo inducido, la velocidad a la cual la carga se aplica y el número de veces que la carga es aplicada.
En el ensayo mecánico de probetas preparadas hay cinco tipos primarios de cargas; según lo dictado por la condición de esfuerzo a inducir: tensión, compresión, corte directo, torsión y flexión.
Con respecto al ritmo según el cual se aplica, los ensayos pueden clasificarse en tres grupos. Si la carga es aplicada durante un periodo de tiempo relativamente corto, pero con lentitud suficiente para que pueda
considerarse que la rapidez del ensayo tenga un efecto prácticamente despreciable sobre los resultados, el ensayo se denomina estático.
Si la carga es aplicada muy rápidamente de modo que el efecto de la inercia y el factor tiempo queden involucrados, los ensayos se llaman dinámicos. Si la carga es sostenida durante un largo periodo, el ensayo se denomina de larga duración, donde los ensayos de creep constituyen un caso especial.
4. Compare las curvas esfuerzo-deformación para cada uno de los materiales ensayados.
MATERIAL CONCRETO
Área transversal:
: Deformación axial para una carga
dada
Ao: Área inicial de la muestra
Esfuerzo
P: carga aplicada
Ao: Área transversal inicial de la muestra
Deformación
= variación de altura de probeta
o: Longitud inicial de la muestra para
el ensayo
Tanto para los cálculos del área transversal, el esfuerzo y la deformación no se pudo culminar con los cálculos debido a que no obtuvimos todos los datos necesarios para reemplazarlos en las respectivas ecuaciones ya que el experimento no llegó a su fin debido a que este es un material muy resistente y no llego a su ruptura.
MATERIAL ACERO
: Deformación axial para una
carga dada
Ao: Área inicial de la muestra
A= 1349
Esfuerzo
P: carga aplicada
Ao: Área transversal inicial de la muestra
Deformación
= variación de altura de probeta
o: Longitud inicial de la muestra para
el ensayo
0,812 0 81,2%
Así debe ser la grafica esfuerzo/deformación del acero.
Grafica1. Esfuerzo/deformación del acero
1. Determine la resistencia a la fluencia en compresión en el material metálico ensayado y la resistencia última de las probetas de concreto.
Fco =
Fco =
Fco =
La resistencia última se determina a partir de la siguiente ecuación:
Donde P: carga máxima aplicada.
S: sección transversal del cilindro utilizado
A partir de esto se determino la resistencia última o el esfuerzo máximo:
No se obtuvo en el experimento el diámetro final por tal motivo no se puede hallar la resistencia ultima del concreto, ya que falta este dato para reemplazarlo en la ecuación donde hallamos la sección transversal del cilindro para luego reemplazar este en la siguiente ecuación que es la de la resistencia ultima que es valor que me están pidiendo.
1. En el caso de material metálico determine el esfuerzo de fluencia utilizando la regla del 0.02%
Grafica 2. Esfuerzo de Fluencia con la regla 0.2%
Muchos materiales no muestran un esfuerzo claramente definido, mediante experimentos se ha encontrado que la mayoría presenta en un rango entre 0.2% y 0.5% de su deformación unitaria. Un Offset de 0.2% es empleado ampliamente para definir el esfuerzo de fluencia.
En el diagrama esfuerzo deformación se traza una recta paralela a la parte inicial lineal de la curva, desplazada cierta deformación unitaria normalizada en un 0.2% el cruce de la línea desplazada con la curva esfuerzo deformación unitaria define el limite de fluencia.
Como este esfuerzo se determina con una regla arbitraria y no es una propiedad física intrínseca del material se debe diferenciar de una resistencia real de fluencia llamándolo esfuerzo de fluencia desplazado.
4. Conclusión.
A través del ensayo realizado en el laboratorio se puede concluir que entre los dos materiales el concreto y el acero, el concreto presenta alta resistencia a la compresión, se pudo determinar que tan resistente es el material cuando este es sometido a cargas axiales, de igual forma a partir de las ecuaciones aprendidas se pudo calcular el esfuerzo o resistencia del concreto cuando este es sometido a una fuerza de compresión, su deformación y por ultimo observamos que no todos los materiales presentan la misma resistencia, esto nos indica que si un material tiene gran resistencia a la compresión es posible que tenga una baja resistencia a la tensión y viceversa, es por esto que es de vital importancia conocer las características de cada uno de los
materiales al momento de ejecutar cualquier proyecto para así evitar cualquier tipo de problemas que se puedan presentar debido a la falta de conocimiento del comportamiento de ellos.
5.Bibliografía
Hasbún Cáceres, Carlos. Experiencia No. 5 Compresión En Metales Y Concreto – Guía de Laboratorio, Universidad Autónoma del Caribe, Barranquilla, 2010
Donald R. Askeland, Ciencia e Ingeniería de los materiales -Tercera edición.
Beer Y Johnston, Resistencia de los materiales - Mc Graw-Hill
Top Related