Mecánica de materiales, ensayo a tensión

Determinación De Las Propiedades Mecánicas Del Acero A Temperatura Ambiente
Prueba De Tracción Regida Por La NTC-2

Determination of the Mechanical Properties of Steel at Ambient Temperature

NTC-2 Voltage Tested Test

Juan David Pachón Corrdeor1, Laura Daniela Buitrago1, Lizeth Varela 1 Lina Tovar 1

40161032-…

1Grupo 5. Ingeniería Civil, Universidad De La Salle.

Fecha práctica 15/02/2018; Fecha entrega de informe 2/03/2018

[pic 1]

Abstract

Se realizó la prueba de tensión para una probeta de acero, el material fue sometido a dicha prueba con ayuda de una prensa hidráulica  hasta que alcanzó la falla súbita o también llamada fractura, dicho procedimiento guiado por la NTC-2,  con el objetivo de realizar el diagrama  esfuerzo deformación característico del material, y basados en el mismo, poder determinar las propiedades mecánicas básicas del acero a temperatura ambiente, y además poder dar un valor numérico aproximado de dichas propiedades mecánicas a determinar.

Palabras claves: Propiedades mecánicas, esfuerzo, deformación, falla, NTC-2.

© 2017 Revista de prueba para informe de laboratorio de estudiantes en Ingeniería. Formato ajustado con fin pedagógico.

[pic 2]

1. OBJETIVOS GENERALES

• Determinar las propiedades mecánicas de una probeta de acero sometida al ensayo de tensión a temperatura ambiente, con base en el respectivo diagrama esfuerzo-deformación del material.

1. Objetivos Específicos

• Usar los parámetros establecidos en la NTC-2, para realizar el análisis de diferentes variables obtenidas durante la realización del proceso experimental.
• Realizar el análisis de la curva esfuerzo deformación de los materiales ensayados por tensión a temperatura ambiente y con base en la misma determinar las propiedades mecánicas posibles, analizando la figura de su diagrama esfuerzo(ϭ)-deformación(ɛ), dichas variables medidas en páscales y en unidades de longitud respectivamente.
• Determinar gráficamente las propiedades mecánicas posibles con la característica del ensayo para los diferentes materiales ensayados a temperatura ambiente.
• Comparar los resultados obtenidos con datos teóricos, y obtener referencias del acero ensayado mediante la NTC-2289.

1. DATOS, RESULTADOS Y ANALISIS

La organización de los datos, los respectivos resultados y el análisis de los mismos para la probeta ensayada, se muestra a continuación.

Probetas De Acero

En la realización de este ensayo, se sometió una probeta de acero a tensión en una prensa hidráulica hasta que alcanzo la fractura o falla súbita, a continuación, se mostrarán las dimensiones de la probeta antes de ser sometida al ensayo nombradas según el dictamen de la NTC-2:

• Longitud calibrada inicial (m)= 0,2.[pic 3]
• Área de sección transversal inicial ( [pic 4][pic 5][pic 6]
• Diámetro De Sección Transversal Inicial Promedio (m)= [pic 7]

Con base en los anteriores datos iniciales, se procedió a determinar algunas magnitudes significantes en el análisis cuantitativo del ensayo, a continuación, se muestra la tabla 1, donde se exponen las fórmulas utilizadas para el cálculo de dichas magnitudes:

Tabla No. 1 Justificación De Los Cálculos Significativos Después De Terminado El Ensayo.

Donde:

• =Longitud Final.[pic 14]
• .[pic 15]
•  Area de sección transversal Inicial.[pic 16]
• =Area De Seccion Transversal Final.[pic 17]
• E(m)= Elongación.
• Z= Porcentaje de reducción de área.

Nota: Todas las anteriores magnitudes son referentes a la probeta ensayada, y para este caso específico la probeta de acero.

Cabe destacar que la mayoría de las magnitudes mostradas en la tabla 1, deben ser expresadas en magnitud como un porcentaje de la longitud calibrada inicial , o de el área de la sección tranversal inicial , de este modo se obtuvieron los siguientes resultados numéricos para las magnitudes de la tabla 1 para la probeta ensayada:[pic 18][pic 19]

Las magnitudes obtenidas después de la terminación del ensayo debido a la respectiva fractura, se expresan en magnitud a continuación:

• = 0,235.[pic 20]
• = (en punto de ruptura).[pic 21][pic 22]
• E(m)= 0,035.
• Z= 45,6452 %(con respecto al punto de ruptura).[pic 23][pic 24]
•  117,5% [pic 25][pic 26]
• 17,5% [pic 27][pic 28]

Una de las magnitudes más importantes a analizar son ciertos tipos de deformaciones generales después de realizado el ensayo, como la deformación ingenieril, y la deformación real, expresadas matemáticamente a continuación:

Tabla No. 2 Expresiones Matemáticas De Relevancia Significativa En El Análisis Experimental.

Donde:[pic 30]

• ɛ = Deformación.

Aplicando las ecuaciones de la tabla 2, se obtuvieron los siguientes valores numéricos para la probeta de acero:

• ɛ = 17,5% .[pic 31]

Nota: Las dos deformaciones mostradas en la tabla 2, son expresadas de la manera mostrada anteriormente debido a que así lo especifica la NTC-2, la cual rige el procedimiento para el ensayo de tracción en materiales dúctiles.

Otro dato importante para analizar es el porcentaje de reducción de área de la sección transversal inicial con respecto al área de la sección transversal de la probeta en la zona de ruptura, realizada así:

  ;  [pic 32][pic 33]

Donde:

• = Área de sección transversal inicia y final de la probeta.[pic 34]
• = Diámetro de sección transversal inicia y final (falla)de la probeta.[pic 35]
• = Porcentaje de reducción de área de la seccion transversal de la probeta, expresada como un porcentaje del área de la sección transversal inicial .[pic 36][pic 37]

Así;

[pic 38]

La cifra anterior muestra el porcentaje de reducción de área entre la sección trasversal donde ocurrió la fractura, y la sección trasversal inicial de la probeta de acero, los datos utilizados en la operación se mostraron anteriormente.

Terminado el análisis de las magnitudes anteriores importantes en el análisis de lo sucedido durante el ensayo, pasaremos a la parte más importante del análisis, el diagrama esfuerzo deformación del ensayo de tracción en la probeta de aluminio, recordando que:

                                                                                    (1)[pic 39]

Donde:

• , Esfuerzo nominal debido a la carga aplicada axialmente, medido en pascales (Pa).[pic 40]
• = Fuerza en el material debido a la carga axial externa medido en newton (N).[pic 41]
• = Area de la seccion transversal sobre la cual actúa axialmente la carga.[pic 42]

Con base a la magnitud anterior se puede realizar un análisis de cómo se deforma el material conforme se aumentan sus esfuerzos, en tensión también denominada tracción, esto se realiza mediante el diagrama Esfuerzo(σ)-Deformación(ɛ), que se muestra a continuación.

Diagrama Esfuerzo Deformación Para La Probeta De Acero

Mediante el uso de una prensa hidráulica para realizar el ensayo de tracción regido por la NTC-2, se logró computarizar todo el ensayo hasta el momento de la falla súbita, logrando registrar la fuerza ejercida en cierto instante de tiempo y la respectiva deformación debido a esa fuerza, los datos se muestran en la tabla de datos del anexo 1, recordando que el valor de la ordenada corresponde a la razón entre la fuerza y el área de la sección transversal, lo que equivale al esfuerzo:

...