En el análisis y el diseño de estructuras y maquinarias

REPORTE DE LABORATORIO

Práctica de Tracción

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RESUMEN

Un medio en el proceso de adquisición de conocimiento sobre materiales es la realización de ensayos, ya que estos manifiestan, de forma sencilla y practica información que puede ser comparada con la información teórica, y de esta manera conocer la variación entre la teoría y la experimentación.

El presente trabajo contiene una práctica de tracción, poniendo así a prueba la teoría de esfuerzo y deformación previamente vista en clase, durante la práctica las varillas fueron colocadas en la maquina universal de pruebas donde fueron sometidas a un esfuerzo de tracción sobre su sección transversal, de esta manera la probeta seria elongada hasta su deformación y por ultimo su falla, siendo este el final de la prueba para obtener la gráfica de esfuerzo deformación de esta varilla compuesta por un material específico, con esta prueba el participante puede realmente garantizar que el material que posee tiene las características que el manual señala.

INDICE

RESUMEN        1

INDICE        2

INTRODUCCION        3

OBJETIVOS        6

MATERIAL, EQUIPO Y METODOS        6

RESULTADOS        8

CONCLUSIONES        9

BIBLIOGRAFIA        10

CALCULOS        11

INTRODUCCION

En el análisis y el diseño de estructuras y maquinarias, es determinante considerar el esfuerzo y la deformación de un material que estará sometido a diferentes cargas.

Para iniciar el análisis de una estructura es necesario tener un amplio conocimiento de estática ya que  con esto se inicia el cálculo, de las cargas que se encuentran en cada uno de los componentes que conforman dicha estructura.

Conocer las cargas obtenidas en una estructura no son suficientes para calcular el esfuerzo en dicho componente, también se debe conocer la figura de la sección transversal que compone el elemento de la estructura que está siendo sometida al estudio. La fuerza por unidad de área, o la intensidad de las fuerzas distribuidas a través de una sección dada, se llama esfuerzo sobre esa sección y se representa con la letra griega σ (sigma). El esfuerzo en un elemento con área transversal A sometido a una carga axial P (figura 1.1) se obtiene, por lo tanto, al dividir la magnitud P de la carga entre el área A:

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Se empleará un signo positivo para indicar un esfuerzo de tensión (el elemento a tensión) y un signo negativo para indicar un esfuerzo compresivo (el elemento a compresión).

Debido a que se emplean unidades del sistema SI en estos análisis, con P expresada en newton (N) y A en metros cuadrados (m2), el esfuerzo se expresará en N/m2. Esta unidad se denomina pascal (Pa). Sin embargo, el pascal es una unidad muy pequeña, por lo que, en la práctica, deben emplearse múltiplos de esta unidad, como el kilopascal (kPa), el megapascal (MPa) y el gigapascal (GPa).

Cuando se utilizan las unidades acostumbradas en Estados Unidos, la fuerza P comúnmente se expresa en libras (lb) o kilolibras (kip), y el área transversal A en pulgadas cuadradas (in.2). El esfuerzo s, en consecuencia, se presenta en libras por pulgada cuadrada (psi) o en kilolibras por pulgada cuadrada (ksi). [1] pagina 5[pic 9]

Al realizar los cálculos de esfuerzo sobre los elementos de las estructuras, se puede llegar a notar que el dato que se obtiene es tan solo una parte de lo que sucede dentro de un estudio  real de un material, porque cuando se hace el cálculo de un material se considera que la pieza es completamente uniforme e indeformable y sabiendo que los elementos en la vida real tienden a tener deformaciones, muy pequeñas pero se deben de tomar en cuenta ya que es tarea del ingeniero identificarlas y asegurarse de que la estructura diseñada tenga la menor cantidad de estos después de aplicar la carga que soportara.

La deformación normal por carga axial es de mucho interés ya que esta nos ayudara en la elaboración de la gráfica de esfuerzo deformación ya que se necesita de ambos datos para determinar ciertas propiedades del material con el que se está trabajando, la deformación se obtiene con un simple cálculo entre dos longitudes, lo que es la diferencia entre la longitud inicial y la longitud final sobre la longitud inicial que se representa con la siguiente formula.[pic 10]

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La deformación normal se representa con ε (Épsilon), la diferencia entre longitud final e inicial se representa con δ (delta) y L es la longitud inicial, conociendo de donde se obtiene la deformación [pic 13]

matemáticamente hablando podemos dar inicio a un tema donde se aplicaran ambos datos previamente conocidos para así obtener una gráfica que ayudara a conocer las propiedades del elemento de estudio ya sea su  esfuerzo σy en el que comienza la fluencia se llama la resistencia o punto de fluencia o cedencia del material, el esfuerzo σu que corresponde a la máxima carga aplicada al material se conoce como la resistencia última y el esfuerzo σb correspondiente a la fractura se denomina resistencia a la fractura. Ver figura (1.3) [2]pagina52 [pic 14]

Para obtener estos datos se realiza una prueba o un ensayo sobre una probeta del material previamente estandarizada según la ASTM  (ver figura 1.4) para realizar una medición más precisa y poder determinar con menor dificultad  las propiedades anteriormente mencionada.

 Para obtener el diagrama de esfuerzo-deformación de un material, comúnmente se lleva a cabo un ensayo o prueba de tensión sobre una probeta del material. El tipo de probeta más utilizado se muestra en la figura 1.5. El área de la sección transversal de la sección cilíndrica central de la probeta se ha determinado exactamente y se han hecho dos marcas de calibración en dicha porción a una separación de L0. La distancia L0 se conoce como la longitud base de la probeta. La probeta se coloca en la máquina de ensayo (figura 1.6), que se usa para aplicar una carga centrada P. Al aumentar la carga P, también se incrementa la distancia L entre las dos marcas base de la probeta (figura 2.8). La distancia L se mide con un indicador de carátula, y el alargamiento δ = L - L0 se registra para cada valor de P. Con frecuencia un segundo indicador de carátula se emplea de manera simultánea para medir y [pic 15][pic 16][pic 17]

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