UNIVERSIDAD DE SAN CARLOS DE GUATEMALA FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL LABORATORIO DE RESISTENCIA DE MATERIALES 1 INGENIERO MARIANO LOPEZ GRUPO 8
PRACTICA No 1. TENSION EN MATERIALES DUCTILES Y FRAGILES
Dulce María Belén Romano Cortez 201408415 Guatemala, 2 de Marzo 2017
DESCRIPCION DE LA PRÁCTICA El ensayo de tensión en un material es distinto según las propiedades mecánicas del mismo, en otras palabas depende el comportamiento si es frágil o dúctil. En el laboratorio se realizó el ensayo de un material dúctil, Se anotaron las medidas correspondientes iniciales a la probeta a ensayar, en la probeta de acero se le hicieron las marcas con un punzón para notar el cambio de longitud. Se preparó la maquina a ensayar y se colocó la probeta en la máquina, cuando esta estaba colocada correctamente se procedió a darle carga a la máquina, se fueron tomando los datos que cada una iba proporcionando hasta el final, el cual según la teoría para que este material falle debe dar pruebas visuales antes como alerta de que este está llegando a un punto de ruptura que es cuando la probeta falló y se fracturó y se procedió a retírala cuidadosamente de la máquina. Así mismo también se realizó la práctica para un material frágil, Se preparó la maquina a ensayar y se colocó la probeta en la máquina, cuando esta estaba colocada correctamente se procedió a darle carga a la máquina., al aumentar la carga lo que se tenía que esperar era que este material fallara y se fracturara para luego retirarla de la máquina.
DATOS No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Carga en Kg 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 3620 4000 5000 6000 6300 6000 5000 3900
Ec 0.9 1.7 2.7 3.75 4.55 6.0 6.5 23 250 15% 25% 30% 35% 40% 44%
CALCULOS
Elongaciones unitarias:
= ∗ó O
2" % = % ∗ 100 *En donde las 2” se trabajaron en SI, expresado en metros.
Deformaciones unitarias:
= .
% %= .
Los esfuerzos fueron nominales ( por las siguientes ecuaciones:
= Dónde:
ℎ
= ∗ ∗ ℎ
y los esfuerzos reales ( fueron calculados
= á á = ∗ ∗
ℎ =
Límite elástico proporcional es la coordenada del último punto que conforma la recta de la gráfica donde se mantiene la proporcionalidad:
= , =1.0810−,2.710 El módulo de Young que es la pendiente de la recta de proporcionalidad:
=
Límite de Fluencia:
LF = ε ,σ =3.83x10−,2.80x10
Módulo de Resilencia:
Ur= σ ∗2 ε dentro del rango elástico
Esfuerzo Máximo:
σá =4.64x10 Pa
Esfuerzo de Ruptura
σ =3.017x10 Pa
Módulo de Tenacidad nominal y real:
Ut = Ur ∑A A = σ+ σ2∗ ε+ ε
o
A = σ+ σ 2∗ ε+ ε
Módulo de Poisson:
(∅∅ ∅ ) γ = L L L Donde
∅ = Radio inicial de la probeta ∅ = Radio final de la probeta despejado de la ecuación A. = π ∗ r L = Longitud inicial del cilindro estudiado L = Longitud final del cilindro dado al finalizar la tension; fué del 15% del inicial
Módulo de Rigidez:
E G = 21γ γ = Módulo de Poisson ; E=Módulo de Young Para el ensayo demostrativo: *% reducido de área:
%reducción=( a a a)∗100 a = área inicial del cilindro a = área final del cilindro
*% de alargamiento final:
% de alargamiento = (L LL)∗100 L = longitud inicial del cilindro L = Longitud final del cilindro
Esfuerzo de cedencia:
σ = AF
Esfuerzo máximo:
σá = AF
Esfuerzo de Ruptura:
σ = AF Para el ensayo demostrativo del Material Frágil (probeta de mortero) Dimensiones del área de ruptura: Dado que es una norma ASTM C-190 ya están estandarizadas las dimensiones para las probetas de mortero en ensayos de tensión y son:
Dimensiones = 1" x 1" *Esfuerzo último:
σ = AF
TABLAS Tabla I. ELONGACIONES Aproxi maci on
Elongacion δ
No.
Carga Kg
ec
0,000333"
ec*aproximacion
1
500
0.9
8.4582E-06
7.61238E-06
2
1000
1.7
8.4582E-06
1.43789E-05
3
1500
2.7
8.4582E-06
2.28371E-05
4
2000
3.75
8.4582E-06
3.17183E-05
5
2500
4.55
8.4582E-06
3.84848E-05
6
3000
6
8.4582E-06
5.07492E-05
7
3500
6.5
8.4582E-06
5.49783E-05
8
3620
23
8.4582E-06
0.000194539
9
4000
250
8.4582E-06
0.00211455
10
5000
15.00
8.4582E-06
0.00762
11
6000
25
8.4582E-06
0.0127
12
6300
30
8.4582E-06
0.01524
13
6000
35
8.4582E-06
0.01778
14
5000
40
8.4582E-06
0.02032
15
3900
44
8.4582E-06
0.022352
Tabla II. Deformaciones Unitarias No.
δ
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
7.61238E-06 1.43789E-05 2.28371E-05 3.17183E-05 3.84848E-05 5.07492E-05 5.49783E-05 0.000194539 0.00211455 0.00762 0.0127 0.01524 0.01778 0.02032 0.022352
Longitud ε=δ/long. 2" Base 0.0508 0.00014985 0.0508 0.00028305 0.0508 0.00044955 0.0508 0.000624375 0.0508 0.000757575 0.0508 0.000999 0.0508 0.00108225 0.0508 0.0038295 0.0508 0.041625 0.0508 0.15 0.0508 0.25 0.0508 0.3 0.0508 0.35 0.0508 0.4 0.0508 0.44
Tabla III. Esfuerzo Nominal
No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Carga N 4900 9800 14700 19600 24500 29400 34300 35476 39200 49000 58800 61740 58800 49000 38220
área 0.000126677 0.000126677 0.000126677 0.000126677 0.000126677 0.000126677 0.000126677 0.000126677 0.000126677 0.000126677 0.000126677 0.000126677 0.000126677 0.000126677 0.000126677
σ=P/An
3.87E+07 7.74E+07 1.16E+08 1.55E+08 1.93E+08 2.32E+08 2.71E+08 2.80E+08 3.09E+08 3.87E+08 4.64E+08 4.87E+08 4.64E+08 3.87E+08 3.02E+08
Tabla IV. AREA INSTANTANEA No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
ho 0.0508 0.0508 0.0508 0.0508 0.0508 0.0508 0.0508 0.0508 0.0508 0.0508 0.0508 0.0508 0.0508 0.0508 0.0508
δ
7.61238E-06 1.43789E-05 2.28371E-05 3.17183E-05 3.84848E-05 5.07492E-05 5.49783E-05 0.000194539 0.00211455 0.00762 0.0127 0.01524 0.01778 0.02032 0.022352
hi 0.050807612 0.050814379 0.050822837 0.050831718 0.050838485 0.050850749 0.050854978 0.050994539 0.05291455 0.05842 0.0635 0.06604 0.06858 0.07112 0.073152
Radio 0.00635 0.00635 0.00635 0.00635 0.00635 0.00635 0.00635 0.00635 0.00635 0.00635 0.00635 0.00635 0.00635 0.00635 0.00635
A instantánea 0.000126658 0.000126641 0.00012662 0.000126598 0.000126581 0.00012655 0.00012654 0.000126194 0.000121615 0.000110154 0.000101341 9.74437E-05 9.38347E-05 9.04835E-05 8.797E-05
Tabla V. ESFUERZO REAL No.
Carga Kg
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
4900 9800 14700 19600 24500 29400 34300 35476 39200 49000 58800 61740 58800 49000 38220
A instantánea 0.000126658 0.000126641 0.00012662 0.000126598 0.000126581 0.00012655 0.00012654 0.000126194 0.000121615 0.000110154 0.000101341 9.74437E-05 9.38347E-05 9.04835E-05 8.797E-05
σ=P/An
3.87E+07 7.74E+07 1.16E+08 1.55E+08 1.94E+08 2.32E+08 2.71E+08 2.81E+08 3.22E+08 4.45E+08 5.80E+08 6.34E+08 6.27E+08 5.42E+08 4.34E+08
TABLA DE RESULTADOS GRAFICA
Módulo de Tenacidad Real
−, 271) 2.5010 (3.8310− , 2.8010 ) 2.72410 1.1010− 2.520110 1.46510 4.8710 3.0210 17.4910 2.15610
Módulo de Poisson
0.37
Limite Elástico Proporcional Módulo de Young Límite de Fluencia Esfuerzo Cedencial (Pa) ɛpc
Módulo de Young para el 0.2% Módulo de Resilencia Nominal Esfuerzo máximo Esfuerzo de Ruptura Módulo de Tenacidad Nominal
Módulo de Rigidez (Pa)
(1.08
10
9.131
TABLA DE ENSAYO % Reducido de Área
-24.40
% de Alargamiento de Área
-85
Esfuerzo de Cedencia (Pa)
No tuvo
Esfuerzo Máximo (Pa)
10 4910
71.54
Esfuerzo de Ruptura (Pa)
TABLA DE MATERIAL FRAGIL Dimensiones Esfuerzo último
0.0254m x 0.0254m
10 Pa
5.9779
DISCUSION DE RESULTADOS Se observó el comportamiento de cada material y determinamos que en un material dúctil la deformación depende definitivamente del esfuerzo y de su área instantánea; por lo contrario en el material frágil no hay presencia de deformaciones, tan solo la fractura que el esfuerzo produce en la briqueta. Para el material dúctil se determinó las elongaciones de las mediciones dadas en la práctica, también sus deformaciones, se determinó su esfuerzo nominal y su esfuerzo real, se graficó los esfuerzos – deformaciones unitarias por lo que se determinó el límite elástico hasta el esfuerzo No.7 tiene un comportamiento proporcional, ya que cada esfuerzo hay una elongación con comportamiento homogéneo. Se concluyó que el límite de fluencia siendo un cambio radical sin ninguna tendencia lineal, por lo cual deja de ser una recta y comienza la zona de plasticidad por lo que hay una elongación muy grande con poca carga, por lo que en esa zona ya no puede volver a su posición de origen, sin embargo llega a un esfuerzo máximo el cual es representado en la curva de manera cóncava hacia abajo ya que es el punto máximo al que el material pudo ser sometido a tensión y es por eso que empieza a descender más drásticamente de ese punto en adelante por el hecho que su máximo esfuerzo fue aplicado y llegó a su pun to de ruptura que es el punto final de la gráfica finalmente con una deformación muy grande en comparación con la inicial. La grafica esfuerzo deformación hace evidente la ductilidad del acero, la zona elástica no es mayor del 1% del área total de la gráfica (módulo de tenacidad). Los esfuerzos van ascendiente hasta llegar a su máximo esfuerzo donde luego descienden hasta llegar a su esfuerzo de ruptura. Es muy claro notar que los datos de esfuerzos reales son mayores a los datos de esfuerzos nominales por la simple razón de que el área trasversal de la probeta se reduce por cada momento de carga. Para el material frágil como lo es en este caso una probeta de mortero (ASTM C190) el cual como sabemos no es para tensión sin embargo la realiza pero de una manera menos útil. El esfuerzo fue relativamente demasiado pequeño co n respecto al esfuerzo del material dúctil (acero) se observó que conforme la carga iba siendo aplicada que sus características no permitieron una deformación tan grande sino solamente su deformación definitiva quiere decir que sufrió po ca deformación antes de fracturarse por completo. Los materiales dúctiles presentan grandes deformaciones antes de hacerse la ruptura, también presentan plasticidad, esto sucede cuando al aplicar un esfuerzo constante se deforma la probeta. En los materiales frágiles no hay forma de saber a simple vista cuándo ocurrirá su ruptura ya que este no presenta deformaciones.
BIBLIOGRAFIA
1. 2. 3. 4. 5.
Norma ASTM E-8 Norma ASTM C-190 Resistencia de Materiales. Andrew Pytel Ferinand L. Singer. Resistencia de Materiales Aplicada. Robert Mott Pytel, A. & Singer, F.(1994).Resistencia de Materiales.México, Df: Alfaomega Grupo Editorial 6. Rivera Meza, Er(1997). Manual de laboratorio de resistencia de materiales. Guatemala.
