UNIVERSIDAD DE ORIENTE NÚCLEO ANZOÁTEGUI ESCUELA DE INGENIERÍA Y CIENCIAS APLICADAS DEPARTAMENTO DE MECÁNICA SECCIÓN DE MATERIALES Y MANUFACTURA LABORATORIO DE MATERIALES (LABORATORIO DE INGENIERÍA MECÁNICA II)
Informe de la Práctica Nº 1
COMPRESIÓN Revisado Por:
Realizado Por:
Prof. Miguel Caraballo
Lozada, Jonathan
Sección: 22
C.I.: 19.316.377 Guariato, Oramay C.I.: 20.633.873 Suarez, Ezequiel C.I.: 20.054.041 Cariaco, Anderson C.I.: 19.892.913 López, César C.I. 20.124.277 Puerto La Cruz, Julio de 2011
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RESUMEN Se llevó a cabo de la práctica de compresión y la práctica de dureza. Determinamos las propiedades mecánicas de un material dúctil usando una probeta de dimensiones conocidas sometiéndola a cargas de compresión axial gradualmente crecientes mediante la máquina universal de ensayos, durante el ensayo la probeta nunca fracturó y al terminar el mismo medimos su diámetro y longitud y observamos que las variaciones de las mismas con respecto a sus medidas iníciales fue muy poca, al realizar la gráfica esfuerzo vs deformación se observó una línea recta lo que indica que la probeta tuvo solamente deformación elástica. Debido a que con este ensayo no podemos determinar algunas propiedades pr opiedades mecánicas de interés no es el adecuado para estudiar una pieza que tendrá aplicaciones ingenieriles.
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RESUMEN Se llevó a cabo de la práctica de compresión y la práctica de dureza. Determinamos las propiedades mecánicas de un material dúctil usando una probeta de dimensiones conocidas sometiéndola a cargas de compresión axial gradualmente crecientes mediante la máquina universal de ensayos, durante el ensayo la probeta nunca fracturó y al terminar el mismo medimos su diámetro y longitud y observamos que las variaciones de las mismas con respecto a sus medidas iníciales fue muy poca, al realizar la gráfica esfuerzo vs deformación se observó una línea recta lo que indica que la probeta tuvo solamente deformación elástica. Debido a que con este ensayo no podemos determinar algunas propiedades pr opiedades mecánicas de interés no es el adecuado para estudiar una pieza que tendrá aplicaciones ingenieriles.
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ÍNDICE Pág. I.
INTRODUCCIÓN…………………………………………………………….....4 INTRODUCCIÓN…………………………………………………………… .....4
II. OBJETIVOS……….…….…………………………………………………….... OBJETIVOS……….…….…………………………………………………….....5 .5 2.1) Objetivos Generales…………………………………………………………... Generales…………………………………………………………...55 2.2) Objetivos Específicos………………………………………………………… Específicos………………………………………………………… 5 III. FUNDAMENTOS TEÓRICOS ………………………………………………… …………………………………………………66 IV. EQUIPOS UTILIZADOS………………………………………………………..8 UTILIZADOS………………………………………………………..8 V. PROCEDIMIENTO PARA REALIZAR EL ENSAYO………………………..9 ENSAYO………………………..9 VI. TABLA DE DATOS…………………………………………………………... DATOS…………………………………………………………... 10 VII. EJEMPLOS DE CALCULO………......……………………… CALCULO………......………………………………………..1 ………………..122 VIII. GRÁFICAS……....………………………………………………………… GRÁFICAS……....…………………………………………………………....13 ....13 IX. INFORME TECNICO..…………………………..……………………………..14 TECNICO..…………………………..……………………………..14 X. ANALISIS DE RESULTADOS.……………………… RESULTADOS.………………………....………………………15 ………………………15 XI. CONCLUSIONES..… CONCLUSIONES..….………………...………………………………………. ………………...………………………………………..20 .20 XI. RECOMENDACIONES……………...………………… RECOMENDACIONES……………...…………………....………………….… ………………….…,25 ,25 XII. BIBLIOGRAFIA …………………………… ………………………………………………………… ………………………………… ……30 30 XIII. ANEXOS …………………………… ……………………………………………………… ………………………………………... ……………...31 31
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I. INTRODUCCIÓN Para la ingeniería es de suma importancia saber cómo responden los materiales sólidos a fuerzas externas. Debido a esto, se han desarrollado varios tipos de pruebas para evaluar la resistencia del material bajo cargas estáticas, cíclicas, de duración prolongada o producidas por impulsos. Los resultados obtenidos en las diferentes pruebas o ensayos de materiales aportan criterios adecuados de la calidad de los mismos para proveer la seguridad de un nivel de calidad y comportamiento satisfactorio en servicio. Unas de las pruebas más importantes es el Ensayo de Compresión. Esta prueba, como se dijo anteriormente, permite evaluar la resistencia del material y también determinar muchas propiedades mecánicas importantes del material, además esta prueba permite obtener datos necesarios para la construcción de diversas curvas, siendo una de las más relevantes la de Esfuerzo vs. Deformación.
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II. OBJETIVOS 2.1. Objetivo general: 1) Determinar las propiedades mecánicas y valores especificados de la muestra analizada.
2.2. Objetivos Específicos: 1) Observar el comportamiento del material bajo carga compresiva. 2) Interpretar el diagrama σ vs ε 3) Enseñar al estudiante a elaborar el informe Técnico.
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III. FUNDAMENTOS TEÓRICOS El ensayo de compresión consiste en aplicar una carga axial de compresión a una probeta a fin de estudiar el comportamiento de la misma bajo estas condiciones. El fin primordial de este ensayo es poder definir las propiedades mecánicas de algunos materiales. Para un material dúctil el ensayo de compresión presenta un inconveniente, ya que este no posee ruptura, esto debido a que un material que se ha sometido a esfuerzo compresivo presenta una tenacidad infinita y lo que se produce en la misma es un embarrilamiento o aplastamiento. En los materiales frágiles como el concreto se puede aplicar el ensayo de compresión que permite determinar las propiedades mecánicas necesarias para conocer la vida útil de estos materiales. Esto debido a que este tipo de material no presenta zona elástica en su diagrama esfuerzo-deformación, lo que hace imposible la aplicación de otros ensayos, ya que el material se deforma sólo plásticamente y luego se fractura. La prueba de compresión tiene en el concreto a uno de sus principales clientes. Por lo general se acepta la resistencia a la compresión como medida principal de la calidad del concreto, ya que existe una relación aproximada entre la resistencia a la compresión y las otras propiedades mecánicas. La relación de longitud y el diámetro de una probeta de compresión. A medida que la longitud de la probeta aumenta se presenta una tendencia creciente hacia tensionar la pieza, con la consiguiente distribución no uniforme del esfuerzo sobre una sección recta se sugiere una relación en que la longitud de la probeta disminuye, el efecto de la restricción fricciona en los extremos. 6
En ingeniería se necesita saber cómo responden los materiales sólidos a fuerzas externas como la tensión y la compresión. Los materiales sólidos responden a dichas fuerzas con una deformación elástica, una deformación permanente o una fractura. Los efectos de una fuerza externa dependientes del tiempo son la plasto deformación y la fatiga. La plasto deformación es una deformación permanente gradual causada por una fuerza continua sobre un material. Los materiales son sometidos a altas temperaturas son especialmente vulnerables a esta deformación. La pérdida de presión gradual de las tuercas, pernos, etc.
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IV. EQUIPOS UTILIZADOS 1) Máquina Universal de Ensayo con Accesorios 2) Reloj Comparador 3) Vernier.
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V. PROCEDIMIENTO PARA REALIZAR LOS ENSAYOS 1) Se realizo una medida inicial de longitud y diámetro de la probeta. 2) Se ajusto la Probeta a la máquina universal de ensayo. 3) Se coloco el reloj comparador al cabezal móvil. 4) Se procedió a encender la máquina. 5) Se aplico una carga inicial de 500 Kg. 6) Se tomo nota de los datos que arrojo el reloj comparador. 7) Se siguió aplicando carga y cada 500 Kg de aumento se realizo una lectura del reloj comparador. 8) El paso 7 se realzo hasta alcanzar los 25000 Kg de carga aplicada. 9) Se realizaron medidas de longitud y diámetro después de culminar el ensayo. 10) Por medio de los datos obtenidos que calcularon para cada tramo de carga los esfuerzo y deformación correspondientes.
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VI. TABLA DE DATOS 1) Compresión: Tabla 6.1: Datos obtenidos por el ensayo de compresión. Carga Aplicada (Kg) (N) 500 4905 1000 9810 1500 14715 2000 19620 2500 24525 3000 29430 3500 34335 4000 39240 4500 44145 5000 49050 5500 53955 6000 58860 6500 63765 7000 68670 7500 73575 8000 78480 8500 83385 9000 88290 9500 93195 10000 98100 10500 103005 11000 107910 11500 112815 12000 117720 12500 122625 13000 127530 13500 132435 14000 137340 14500 142245 15000 147150 15500 152055 16000 156960
Cambio de Longitud ΔL (mm) 0,07 0,12 0,18 0,23 0,30 0,36 0,42 0,47 0,53 0,56 0,61 0,64 0,65 0,70 0,73 0,77 0,81 0,85 0,85 0,86 0,86 0,86 0,86 0,86 0,86 0,86 0,86 0,86 0,89 0,93 0,95 1,02
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Esfuerzo σ (N/mm ) 9,67250 19,3450 29,0175 38,6901 48,3626 58,0351 67,7076 77,3801 87,0527 96,7252 106,3977 116,0703 125,7428 135,4153 145,0878 154,7603 164,4329 174,1054 183,7779 193,4504 203,1229 212,7955 222,468 232,1405 241,813 251,4856 261,1581 270,8306 280,5031 290,1757 299,8482 309,5207
Deformación ε (mm/mm) 0.0029661 0.0050847 0.0076271 0.0097457 0.0127118 0.0152542 0.0177966 0.0199152 0.0224576 0.0258474 0.0271186 0.0275423 0.0296610 0.0309322 0.0326271 0.0343220 0.0360169 0.0360169 0.0364406 0.0364406 0.0364406 0.0364406 0.0364406 0.0364406 0.0364406 0.0364406 0.0364406 0.0364406 0.0377118 0.03940677 0.04025423 0.04152542
16500 17000 17500 18000 18500 19000 19500 20000 20500 21000 21500 22000 22500 23000 23500 24000 24500 25000
161865 166770 171675 176580 181485 186390 191295 196200 201105 206010 210915 215820 220725 225630 230535 235440 240345 245250
1,06 1,09 1,11 1,14 1,15 1,16 1,17 1,18 1,18 1,18 1,18 1,18 1,18 1,18 1,18 1,18 1,18 1,18
319,1932 328,8658 338,5383 348,2108 357,8833 367,5558 377,2284 386,9009 396,5734 406,2459 415,9185 425,5910 435,2635 444,9360 454,6086 464,2811 473,9536 483,6261
0.04322033 0.04491525 0.04618644 0.04703389 0.04830508 0.048728813 0.049152542 0.049576271 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05
Tabla 6.2: Dimensión de la muestra antes y después del ensayo. Diámetro inicial (mm) 25,38 25,41 25,44 Promedio : 25,41
Longitud inicial (mm) 23,67 23,45 23,70 Promedio: 23,60
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Diámetro final (mm) 25,33 25,41 25,43 Promedio: 25,45
Longitud final (mm) 23,33 23,31 23,37 Promedio: 23,33
VII. EJEMPLOS DE CALCULOS Compresión: Calculo del modulo de elasticidad de la probeta: E =
;
E=
E = 3804.476086
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VIII. GRAFICAS Figura 8.1 Diagrama de Esfuerzo vs Deformación 600.00000
500.00000
) 2 m400.00000 m / N ( 300.00000 o z r e u 200.00000 f s E 100.00000
0.00000 0
10
20
30
40
50
60
Deformación (mm/mm)
Figura 8.2 Diagrama de Fuerza vs Variación de longitud 1.4 1.2
) N 1 ( a d a 0.8 c i l p A0.6 a z r e u 0.4 F 0.2 0 0
50000
100000
150000
200000
Variación de Longitud (mm)
13
250000
300000
14
15
16
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XII. BIBLIOGRAFÍA
MARKS. Manual del Ing. Mecánico. Novena Edición Capitulo 5. Pág. 5.1 – 5.6.
WILLIAM SMITH. Fundamentos de la Ciencia e Ing. De los Materiales. Segunda Edición Capitulo 6 Pág. 275 – 285
BEER/JOHNSTON. Mecánica de los Materiales. Segunda Edición. 1993 Capítulos 1 y 2.
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