Resumen. En esta práctica de laboratorio, vamos a poner a prueba dos tipos de varillas de material (acero y broce) al ensayo de tensión para conocer la resistencia de dicho material a una fuerza aplicada lentamente.
Palabras Clave: Tracción, probeta, flexión.
1. Intr Introd oduc ucci ción ón En esta práctica utilizaremos el ensayo de tensión para determinar la deformación y el alaramiento de las probetas observando en ellas la variación de su radio y de su laro. !eniend niendo o en cuen cuenta ta "ue "ue las carac caracter ter#s #stic ticas as de los los mater material iales es influ influye yen n en el resultado dado "ue la resistencia de uno es diferente a la de otro, lo "ue afecta tambi$n el tiempo "ue tarde en realizarse la práctica.
%. &b'et 'etivo ivos &b'etivo eneral edir la resiste edir resistenc ncia ia de un mat materi erial al a un una a fue fuerza rza aplica aplicada da,, pa para ra analiza analizarr los resu re sult ltad ados os de es esfu fuer erzo zo y de defo form rmac ació ión, n, pa part rtie iend ndo o de la ta tabl bla a de ca car ra a vs alaramiento y posteriormente de su rafica con el ob'etivo de conocer su rano elástico o plástico.
&b'etivos Espec#ficos •
*ometer a tensión dos varillas y hacer el reistro de datos.
•
Reali Realiza zarr una ráfi ráfica ca esfue esfuerzo rzo contra contra defor deformac mación ión con con las dos dos varil varillas las utilizadas.
•
+tilizar los los datos obtenidos obtenidos de la tabla de cara contra alaramiento alaramiento para obte obtener ner los datos datos esfue esfuerz rzo o contr contra a defor deformac mación ión y hacer hacer su respe respecti ctivo vo análisis . arc arco o !e !eóric órico o
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-eneralidades del ensayo de tensión .Este ensayo es utilizado para medir la resist resisten encia cia de un mater material ial a una una fuerz fuerza a estát estática ica o aplic aplicad ada a lenta lentamen mente te.. Esta Esta prueba consiste en alarar una probeta de ensayo por fuerza de tensión, e'ercida radualmente, radualmente, con el fin de conocer conocer ciertas propiedades mecánicas de materiales en eneral su resistencia, riidez y ductilidad. *abiendo "ue los resultados del ensayo para un material dado son aplicables aplicables a todo tamao y formas de muestra, se ha establecido una prueba en la cual se aplica una fuerza de tensión sobre una probeta de forma cil#ndrica y tamao normalizado, "ue se mane'a universalmente entre los inenieros. Este ensayo se lleva a cabo a temperatura ambiente entre 1/0 y 20. 3 continuación se presenta un dispositivo utilizado para realizar este tipo de ensayos.
4iura 1 ma"uina donde se lleva a cabo la prueba de tensión.
4iura % e'emplo de probeta sometida a prueba de tensión.
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ódulo elástico +n módulo elástico es un tipo de constante elástica "ue elástica "ue relaciona una medida relacionada con la tensión y una medida relacionada con la deformación. 5os materiales elásticos isótropos isótropos "uedan "uedan caracterizados por un módulo elástico y un coeficiente elástico (o razón entre dos deformaciones). Es decir, conocido el valor de uno de los módulos elásticos y del coeficiente de 6oisson se 6oisson se pueden deter termin minar los los otro tros mód módulos los elást lástic ico os. 5os mat materia riales les ortót tótrop ropos o anisótropos anisótropos re"uieren re"uieren un n7mero de constantes elásticas mayor.
5as 5as const constan antes tes elásti elástica cas s "ue "ue recib reciben en el nombr nombre e de módulo módulo elás elástic tico o son son las las siuientes •
Mód ódul ulo o
de
Youn ung g se
desi desin na a
usua usualm lmen ente te
por por
E .
Está
asoc sociado
direc directa tamen mente te con los los cambi cambios os de lon lonitu itud d "ue "ue e8per e8perime iment nta a un cable cable,, un alambre, una varilla, etc. cuando está sometido a la acción de tensiones tensiones de de tracción o de compresión. 6or esa razón se le llama tambi$n módulo elástico longitudinal. •
Módulo de compresibilidad se desina usualmente por
K .
Está asociado
con los cambios de volumen "ue e8perimenta un material ba'o la acción de esfuerzos (eneralmente compresores) "ue act7an perpendicularmente a su superficie. 9o implica cambio de forma, tan solo de volumen. •
Módulo elástico transversal se desina usualmente por
G.
Está asociado
con con el camb cambio io de form forma a "ue "ue e8pe e8perrimen imenta ta un mate materi rial al ba'o ba'o la acci acción ón de esfuerzos cortantes. cortantes . 9o implica cambios de volumen, tan solo de forma. !ambi$n se le llama módulo elástico tangencial y módulo elástico cortante
5#mite elástico El lími tambi$n denominado límite es límite te elás elásti tico co, de ela elastic ticidad, la tensión má8ima má8ima "ue "ue un mate material rial elás elástico tico o plás plástico tico puede puede soporta soportarr sin sufrir sufrir deformaciones permanentes. *i se aplican tensiones superiores a este l#mite, el
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material e8perimenta un comportamiento plástico, deformaciones y no recupera espontáneamente su forma oriinal al retirar las caras. En eneral, un material some someti tido do a tens tensio ione nes s infe inferi rior ores es a su l#mi l#mite te de elas elasti tici cida dad d es defo deform rmad ado o temporalmente de acuerdo con la ley de :oo;e. :oo;e . 5os materiales sometidos a tensiones superiores a su l#mite de elasticidad tienen un comportam comportamiento iento plástico plástico.. *i las tensiones e'ercidas contin7an aumentando el material alcanza su punto de fractura. El l#mite elástico marca, por tanto, el paso del campo elástico a la zona de fluencia.
urva tensión
1. =eformaciones elásticas 5as deformaciones se reparten a lo laro de la probeta, son de pe"uea manitud y, si se retirara la cara aplicada, la probeta recuperar#a su forma inicial.
4
%. 4luencia o cadencia Es la deformación brusca de la probeta sin incremento de la cara aplicada. . =eformaciones plásticas si se retira la cara aplicada en dicha zona, la prob pr obet eta a re recu cupe pera ra só sólo lo pa parc rcia ialm lmen ente te su fo form rma a "u "ued edan ando do de defo form rmad ada a permanentemente. >. Estricción. 5leado un punto del ensayo, las deformaciones se concentran en la parte central de la probeta apreciándose una acusada reducción de la secc se cció ión n de la pr prob obet eta, a, mo mome ment nto o a pa part rtir ir de dell cu cual al la las s de defo form rmac acio ione nes s continuarán acumulándose hasta la rotura de la probeta por esa zona.
>. onta' onta'e e E8per E8perime imenta ntall >.1. ateriales á"uina "ue aplica la tensión. *oft?are ?insoft. 6robetas de acero y bronce. alibrador • • • •
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4iura onta'e e8perimental. 4oto tomada por 9icolás @all$n.
>.%.
6rocedimiento
!ener los dos tipos de probetas, medirlas y tener sus caracter#sticas de lonitud y radio determinadas.
3comodar 3comodar las probetas en la ma"uina su'etándolas por las mordazas.
6oner la ma"uina en ceros y empezar la prueba, observando la cara y el alaramiento "ue sufre la probeta.
!omar los datos y realizar el respectivo informe.
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2. result sultad ado os !"#$T%&'" !"#$T%&'" P%% P%% $% $ % P'(!T% &! %C!' Long. Inicial (mm)
402
diámetro (mm) radio (mm) área (mm2)
carga N 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7
12,77 6,385 128,0774557
alargamiento (mm) 1,$ 3,2 4,1 4,$ 5,5 6,1 6,6 7,2 7,7 8,3 12,6 15,$ 22,2 34,6
es!er"o deormaci#n 0,003$0 0, 0,00473 0,00781 0,007$6 0,01171 0, 0,01020 0,01562 0,0121$ 0,01$52 0, 0,01368 0,02342 0,01517 0,02733 0, 0,01642 0,03123 0,017$1 0,03513 0, 0,01$15 0,03$04 0,02065 0,042$4 0,03134 0,04685 0, 0 ,03$55 0,05075 0,05522 0,05465 0, 0 ,08607
7
esfuerzo vs deformacion deformacion 0.10000 0.08000 0.06000
deormacion
0.04000 0.02000 0.00000 0.00000
0.02000
0.04000
0.06000
!"#$T%&'" !"#$T%&'" P%% P%% $% P'(!T% P'( !T% &! (')C! Long. Inicial (mm) diámetro (mm) radio (mm) área (mm2)
carga N 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5
400 12,75 6,375 127,68877$7
alagamien to 1,6 2,4 3 3,5 3,$ 4,3 4,7
es!er"o deormacion 0,003$15771 0,004 0,007831542 0,006 0,011747313 0,0075 0,015663083 0,00875 0,01$578854 0,00$75 0,0234$4625 0,01075 0,0274103$6 0,01175
8
4 4,5 5 5,5
5,1 5,7 6,4 $
0,031326167 0,035241$38 0,03$157708 0,04307347$
0,01275 0,01425 0,016 0,0225
esfuerzo vs deformacion deformacion 0.03 0.02 0.02
deormacion
0.01 0.01 0 0 0.010.0 0.010.01 1 0.020.0 0.020.02 2 0.030.030.0 0.030.030.04 4 0.040.0 0.040.05 5 0.05 0.05
A. 3nál 3nálisi isis s de de Res Result ultad ados os En este laboratorio usamos dos probetas de distinto material pero con randes similitudes en su aspecto f#sico como lo son su diámetro y su lonitud inicial las cuales fueron sometidas a la prueba de tensión. 3l culminar culminar este laborator laboratorio io pudimos observar observar "ue necesitamo necesitamos s menos cara, por lo tanto el esfuerzo fue mucho menor "ue el de la probeta de acero. !ambi$n pudimos observar "ue la probeta de acero tubo una deformación mucho mayor, por lo tanto podemos concluir "ue el acero tiene más resistencia a la tensión "ue el cobre.
(ibliografía
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httpBBes.?i;ipedia.orB?i;iBEnsayoCdeCtracciDD@n?insoft httpBB???.upbc.edu.m8BimBResistenciasD%/yD%/!ecnoloiaD%/deD%/los D%/aterialesB5ecturasBienciaD%/eD%/InenieriaD%/deD%/los D%/aterialesD%/
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