Ensayo A Tension Uniaxial

4.1. ENSAYO DE TENSION UNIAXIAL

Uno de los ensayos mecánicos esfuerzo-deformación más comunes es el realizado a tracción (también conocido como tensión). El ensayo de tracción puede ser utilizado para determinar varias propiedades de los materiales que son importantes para el diseño. Normalmente se deforma una probeta hasta la rotura, con una carga de tracción que aumenta gradualmente y que es aplicada uniaxialmente a lo largo del eje de la probeta. En la figura 6.2, se muestra una probeta de tracción normalizada. Generalmente la sección de la probeta es circular, pero también se utilizan probetas de sección rectangular. Durante el ensayo, la deformación esta confinada en la región más estrecha del centro, la cual tiene una sección uniforme a lo largo de su longitud. El diámetro normalizado es aproximadamente igual a 12,8 mm (0,5 pulg.), mientras que la longitud de la sección reducida debe ser igual a por lo menos cuatro veces su diámetro, siendo usual 60 mm. La longitud de prueba se utiliza en el cálculo de la ductilidad.

El valor normalizado es 50 mm (2,0 pulg.). La probeta se monta con sus extremos en las mordazas de la maquina de ensayos (fig. 6.3). Esta se diseña para alargar la probeta a una velocidad constante, y para medir continua y simultáneamente la carga instantánea aplicada (con una celda de carga) y el alargamiento resultante (utilizando un extensómetro). El ensayo dura varios minutos y es destructivo, o sea, la probeta del ensayo es deformada de forma permanente y a menudo rota.

El resultado del ensayo de tracción se registra en una banda de papel como carga en función del alargamiento. Estas características de carga- deformación dependen del tamaño de la probeta. Por ejemplo, se requerirá el doble de la carga para producir el mismo alargamiento si el área de la sección de la probeta se duplica. Para minimizar estos factores geométricos, la carga y el alargamiento son normalizados para obtener los parámetros tensión nominal y deformación nominal, respectivamente. La tensión nominal σ se define mediante la reacción

En donde F es la carga instantánea aplicada perpendicularmente a la sección de la probeta, en unidades de newton (N) o libras fuerzas (Ibf), y A0 es el área de la sección original antes de aplicar la carga (m2 o pulg2). Las unidades de tensión nominal (de aquí en adelante denominada simplemente tensión) son libras fuerzas por pulgada cuadrada, psi (unidades del sistema U.S.) o bien megapascales, Mpa (SI); 1Mpa = 106 N/M2.

La deformación nominal se define como:

En donde l0 es la longitud original antes de aplicar la carga, y li es la longitud instantánea. Algunas veces la cantidad li-l0 se indica simplemente mediante Δl, y

es el alargamiento producido por la deformación, o cambio en la longitud en un instante determinado, con respecto a la longitud inicial. La deformación nominal(a partir de ahora llamada simplemente deformación) no tiene unidades, aunque a menudo se utiliza pulgadas por pulgadas o bien metros por metro; el valor de la deformación obviamente es independiente del sistema de unidades. A veces, la deformación se expresa como porcentaje, esto es, el valor de la deformación multiplicada por 100.

APLICACIÓN PRACTICA

1. OBJETIVO GENERAL

Identificar la relación que existe entre el esfuerzo y la deformación del material, para su posterior relación con las propiedades mecánica, a partir de un ensayo de tensión sobre probetas de diferentes materiales.

1.1 Objetivos particulares

 El alumno aprenderá a reconocer las diferentes regiones de la curva esfuerzo-deformación para utilizarlas en la determinación de propiedades mecánicas.

 El alumno identificará los diferentes tipos de materiales así como sus propiedades mecánicas, mediante el conocimiento y práctica de un ensayo de tensión.

2. INTRODUCCION

Deformación. Es el proceso durante el cual un cuerpo cambia sus dimensiones en respuesta a una o varias fuerzas exteriores que sobre él se aplican. Al inicio de la deformación se producen efectos reversibles en el cuerpo, los cuales desaparecen después de que se elimina la fuerza; a esto se le denomina: estado de deformación elástica. A partir de que la deformación rebase el estado elástico, se producen el cuerpo efectos no reversibles y que dan lugar al estado de deformación plástica. En algunos casos, la deformación plástica puede llegar a rebasar el 100% sin que se detecte variación en el volumen total e l cuerpo. La deformación plástica parece entonces efectuarse a volumen constante o por una variación muy pequeña, lo cual se traduce simplemente en el hecho de que el numero de átomos de un cuerpo es constante durante la deformación y que no se produce más que una reorganización en el apilamiento de los átomos, lo cual es suficiente para inducir un cambio en volumen.

Esfuerzo. Se dice que un cuerpo está sometido a esfuerzo, cuando una parte de él ejerce fuerzas sobre partes vecinas y estas fuerzas dependen de las dimensiones del cuerpo.

Deformación. Es el cambio en dimensiones que experimenta un cuerpo cuando se encuentra sometido a esfuerzo. La mayor parte de los ensayos mecánicos en laboratorio se efectúan en el estado de esfuerzo uniaxial, ya sea en tensión o compresión. Esto se debe a que los mecanismos microscópicos que se encuentra en juego después de la deformación, son complejos y muy variados y por eso se prefiere la simplificación de las condiciones de operación al estado uniaxial.

Uno del os principales tipos de ensayo para el estudio de la deformación es el ensayo de tracción, que consiste en la realización, a una velocidad constante de deformación, de una prueba mecánica que se emplea, para determinar las propiedades de los materiales al ser sometidos a esfuerzos de tensión. La deformación obtenida mediante este ensayo se

puede representar en la grafica esfuerzo-deformación (figura 3.1) en donde además es posible localizar ciertos puntos

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