TENSION DESTRUCTIVA

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA

UNIDAD PROFESIONAL TICOMAN

INGENIERIA EN AERONAUTICA

LABORATORIO DE ENSAYE DE MATERIALES - TM

PROFESOR: DAVID ANAYA GALLEGOS

MECANICA DE SOLIDOS

PROFESOR: MARIO A. CARPINTEYRO MONTELONGO

PRACTICA #1 “ENSAYO DE TENSION DESTRUCTIVA”

INTEGRANTES:

ESPINO PAZ ROGELIO GRUPO:3AM2

LOPEZ PARRA ERICK GONZALO

OLIVAR PONCE ADRIAN

RODRIGUEZ FUENTES EMMANUEL TURNO: MATUTINO

FECHA DE ELABORACION DE LA PRÁCTICA: 18/SEPTIEMBRE/2012

FECHA DE ENTREGA DE LA PRÁCTICA: 03/OCTUBRE/2012

CALIFICACION:

OBJETIVO

El alumno aprenderá a realizar los cálculos necesarios para obtener datos y propiedades mecánicas de probetas de acero y aluminio mediante la creación y el análisis del diagrama esfuerzo-deformación ingenieril.

CONDICIONES AMBIENTALES

Iníciales Finales

Temperatura 21.6 ºC 21.3 ºC

Humedad 49% 57%

MATERIAL, HERRAMIENTAS Y EQUIPO UTILIZADO

Máquina para ensayo de tensión marca Instron

Máquina universal de pruebas en la que se pueden ejecutar ensayos de tensión y de compresión

Extensómetro

Extensómetro o galga extensométrica, sirve para medir la longitud que se estira el espécimen entre las marcas de calibración cuando se aplica la carga.

Calibrador Vernier

Calibrador Vernier, utilizado para medir dimensiones de objetos relativamente pequeños

DIMENSIONES DE LA PROBETA

68

188

58

R=10

9+-0.1 12

Figura 1. Acotada en mm Tolerancias generales +- 0.1mm

NORMAS ASTM

ASTM E8; Standard test Methods for Tension of Metallic Materials

NORMAS MEXICANAS

NMX-B-172; Métodos de Prueba mecánicos para productos de acero NMX-B-130; Métodos de Prueba a la tensión para productos de acero

CONSIDERACIONES TEORICAS

El ensaye de tensión constituye uno de los ensayos mecánicos más importantes, puesto que a través de él se puede apreciar el comportamiento mecánico estático de un material y a través de él se obtienen diversas PROPIEDADES.

P

lo lo

Ao

Barra de material metálico Δ

y homogéneo alargamiento

(Variable independiente)

Carga en sentido longitudinal

La coincidencia de la fuerza con el eje de la barra y su posición perpendicular normal con respecto a la sección transversal de la de la misma se representa de la forma siguiente (figura 0.1) donde podemos ver que cuando aplicamos una fuerza a un cuerpo, a esta fuerza se le opone otra fuerza normal en sentido contrario a la aplicada.

Figura 0.1

Como aspectos particulares tenemos que el sentido de la fuerza con respecto a las referidas secciones puede ser saliendo o entrando a éstas.

Por tanto todo elemento sometido a una carga que actúa a lo largo de su eje geométrico y perpendicular a su sección transversal estará sometido a tracción o tensión si el sentido de dicha carga es saliendo de la misma (figura 0.2).

Figura 0.2

En caso de que el sentido de la carga esté entrando a la sección entonces estará sometida a compresión (figura 0.3).

Figura 0.3

DIAGRAMA CARGA-ALARGAMIENTO (desplazamiento o elongación)

Depende del tamaño y de la forma de la probeta o estructura. Toda el área bajo la curva es energía x unidad de área.

CARGA

ZONA PLASTICA

ΔP

Δδ

ALARGAMIENTO (δ)

ZONA ELASTICA Figura 2.

Donde:

Y= limite elástico

U= carga máxima

F= falla / ruptura

ΔPΔδ=W

Donde:

P=fuerza

δ=desplazamiento

δ=lf-lo alargamiento o desplazamiento

σ = P/Ao esfuerzo: lo que siente el material debido a la carga aplicada

Є=δ/lo deformación unitaria normal en tensión: lo que el material se alarga (adimensional)

DIAGRAMA ESFUERZO-DEFORMACION UNITARIA

Depende del material.

Toda el área bajo la curva es energía x unidad de volumen.

La variable dependiente es σ y la independiente Є.

ESFUERZO (σ)

ZONA PLASTICA

Δσ

ΔЄ

DEFORMACION (Є)

ZONA ELASTICA Figura 3.

Donde:

Y= limite elástico

U= Máxima resistencia del material

F= falla / ruptura

A partir del diagrama σ-Є (figura 3) podemos obtener las propiedades del material.

PROPIEDADES DEL MATERIAL

Tenacidad (Ut):

Es el área bajo la curva de la zona plástica, será energía por unidad de volumen que el material absorbe o disipa y que no puede ser restituida. Matemáticamente se define como:

σ x =EЄX

Ut= (EЄrup2)/2E POR LO TANTO:

Ut= σrup2/2E

Resilencia O resiliencia (Ur):

Área bajo la curva de la recta elástica por unidad de volumen de deformación que el material almacena y puede restituir. Matemáticamente se define como:

Resilencia = (σ lim. elástico Є lim. elástico)/2

Ur= (EЄrup2)/2E POR LO TANTO:

Ur= σced2/2E

Ecuación de la recta elástica o Ley de Hooke para un estado axial de esfuerzos:

σ =EЄ

Donde:

E= pendiente de la recta elástica o MODULO DE YOUNG y que es una constante del material

σ lim. elástico = E Є lim. elástico

Sustituyendo la deformación en las ecuaciones de la Resilencia se tiene que:

Resilencia = (σ lim. elástico2)/2E

Ductilidad y Fragilidad:

La ductilidad del material, que es la capacidad para fluir, es decir, la capacidad para alcanzar grandes deformaciones sin romperse.

La fragilidad se define como la negación de la ductilidad. Un material poco dúctil es frágil. La Figura 4 permite visualizar estos dos conceptos gráficamente.

Figura 4

El área bajo la curva fuerza - desplazamiento (F versus D L) representa la energía disipada durante el ensayo, es decir la cantidad de energía que la probeta alcanzó a resistir. A mayor energía, el material es más tenaz.

DESARROLLO

Se elabora un par de probetas con medidas especificas (puede consultar la sección de herramientas y materiales utilizados) y de materiales distintos (aluminio y acero). La configuración de dichas probetas se debe a que la maquina donde se realiza esta prueba exige estas características para tener una apropiada sujeción (ver figura 5).

Figura 5. Probeta sujeta a la maquina por ambos extremos.

Se procede a medir el diámetro y la longitud de las probetas (medidas iniciales) como se muestra en la figura 6, en la sección donde el ensayo surte efecto (parte mas delgada), a pesar de que antes de la manufactura de la probeta se saben las dimensiones que esta tiene que poseer, se debe considerar un error de ±0.1mm , por esa razón es conveniente medirlos antes de la prueba y así tener los valores exactos.

Figura 6. Medidas iniciales

La medición de la longitud y diámetro se realiza con el fin de relacionarlos y compararlos antes y después de la prueba, dichas mediciones se realizan con un vernier.

Con los datos iniciales registrados se continúa con el procedimiento. En la probeta se coloca un dispositivo electrónico capaz de medir con una buena precisión la elongación. El funcionamiento de este dispositivo a grandes rasgos consiste en colocar en la probeta las dos patillas metálicas y una vez realizada la prueba estas se separan poco a poco generando el envió de pulsos eléctricos a un computador para poder interpretarlos.

Se coloca la probeta en la

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