Curva Característica del Ensayo de Compresión

Universidad Nororiental Privada[pic 1]

“Gran Mariscal de Ayacucho”

Escuela de Ingeniería

Núcleo El Tigre

Laboratorio de Materiales

INTRODUCCIÓN[pic 2][pic 3][pic 4][pic 5]

La siguiente investigación está basada en los ensayos de compresión, que a pesar de ser poco frecuente es importante para la comprensión de los materiales y sus características. La curva que se aplica en este tipo de ensayo es la de esfuerzo deformación, esta gráfica permite determinar las siguientes características: resistencia a la fluencia, módulo de elasticidad, módulo de resilencia, relación de poisson, resistencia a la tensión o esfuerzo último, ductilidad y tenacidad.

El ensayo de compresión es muy similar al de tracción, una fuerza se aplica sobre el eje axial de la probeta, se emplea la misma máquina con la diferencia que la fuerza presiona el material aplastándolo, mientras que en tracción el material se alarga.

ÍNDICE

Introducción2

Capítulo I4

Objetivo General4

Objetivos Específicos4

Capítulo II: Marco Teórico5-9

Curva Característica del Ensayo de Compresión5-6

Deformación Lateral6

Esfuerzo6

Influencia de la Lubricación en la Interface6-7

Límite de Elasticidad7

Curva Elástica-Plástica8

Limite o Punto de Fluencia8

Módulo de Young o de Elasticidad8

Deformación por Aplastamiento9

Conclusión10

Bibliografía11

Anexos12-14

CAPÍTULO I: Objetivos

Objetivo General:

• Estudiar experimentalmente los ensayos de compresión.

Objetivos Específicos:

• Determinar las curvas características de los ensayos de compresión.
• Investigar los puntos importantes sobre la curva elástica-plástica.

CAPÍTULO II: Marco Teórico.

Curva Característica del Ensayo de Compresión:

        El ensayo de compresión es un ensayo técnico para determinar la resistencia de un material o su deformación ante un esfuerzo de compresión. En la mayoría de los casos se realiza con hormigones y metales (sobre todo aceros), aunque puede realizarse sobre cualquier material.

• Se suele usar en materiales frágiles.
• La resistencia en compresión de todos los materiales siempre es mayor o igual que en tracción.

Se realiza preparando probetas normalizadas que se someten a compresión en una máquina universal.

        La curva utilizada para este tipo de ensayo es lo que se conoce como Diagrama Esfuerzo-Deformación. El enfoque de estos ensayos es determinar que tanto puede resistir un cuerpo sometido a una fuerza que busca comprimirlo o acortarlo antes de llegar al quiebre o fractura.

        Los diagramas de esfuerzo-deformación para compresión y tracción tienen, con frecuencia, formas similares, pero los esfuerzos últimos en compresión son mucho mayores que los de tracción.

• Curva Esfuerzo-Deformación Unitaria: Éstas curvas para materiales en compresión difieren de las curvas de tracción. Los metales dúctiles como el acero, aluminio y cobre tienen límites de proporcionalidad en compresión muy cercanos a los de tracción y las regiones iniciales en sus diagramas son muy similares. Sin embargo, después de que comienza la fluencia el comportamiento es muy distinto. En una prueba de tracción la probeta se estira, puede haber una estricción y finalmente se fractura.

Cuando el material se comprime, se expande hacia los lados y toma forma de barril, porque la fricción entre la probeta y las placas en los extremos evita la expansión lateral. Al aumentar la carga, el espécimen se aplana y ofrece una resistencia alta a mayores acortamientos, lo que significa que la curva esfuerzo-deformación aumenta su pendiente. Esta característica se muestra en la figura 22 (Anexos). Ya que el área transversal real de un espécimen probado en compresión es mayor que el área inicial y el esfuerzo real en una prueba de compresión es menor que el esfuerzo nominal.

        Los materiales frágiles cargados en compresión suelen tener una región inicial lineal, seguida de una región en la que aumenta el acortamiento con una velocidad un poco mayor que la del aumento de la carga y se fracturan en la carga máxima. Los materiales frágiles fracturan prácticamente sin sufrir deformación plástica. Además los materiales frágiles ofrecen una resistencia mucho más elevada a compresión axial que a tracción axial, ejemplo: el hierro colado. Incluso las imperfecciones o grietas que se encuentren en la probeta tienden a cerrarse y conforme la carga aumenta el material generalmente tomará forma de barril, siendo otra diferencia con el ensayo de tracción donde las grietas afectan el comportamiento de los materiales.

Deformación Lateral o Estrechamiento:

Es una magnitud que mide la forma en que se reduce a menor anchura o espacio del material, mediante un esfuerzo.

El Esfuerzo:

Es la relación interna de los materiales cuando son sometidos a cargas. Generalmente se expresa en intensidad de fuerza, es decir la fuerza por unidad de área. El concepto de esfuerzo es artificial y, por lo tanto, los esfuerzos no pueden medirse experimentalmente; sin embargo, hay muchas técnicas experimentales que se utilizan para medir la deformación. Por consiguiente, si se sabe qué relación hay entre el esfuerzo y la deformación, es posible calcular el estado de esfuerzo en un punto, después de medir el estado de deformación. La relación entre el esfuerzo y la deformación, denominada módulo de elasticidad, así como el límite de elasticidad, están determinados por la estructura molecular del material. La distancia entre las moléculas de un material no sometido a esfuerzo depende de un equilibrio entre las fuerzas moleculares de atracción y repulsión.

Influencia de la Lubricación de la Interface:

        Existen tres formas en las que se puede desarrollar la compresión de una probeta con relación al estado superficial de las áreas en contacto, éstas son:

• Compresión Sin Fricción: Si se aplica un lubricante ideal la compresión puede reducirse virtualmente a cero. La deformación del cuerpo será homogénea y, en consecuencia, el cilindro (probeta) será más corto y por constancia de volumen el diámetro será mayor, pero manteniendo la forma cilíndrica, (Anexos, figura 2a). En este caso el estado de esfuerzos en uniaxial.
• Compresión Con Fricción Deslizante: En la práctica es poco probable reducir la fricción a cero. La deformación del cilindro requiere que las caras de los extremos de la probeta deslicen sobre las superficies de las placas de conformación, generándose esfuerzos cortantes debido a la fricción. Este esfuerzo cortante se opone a la libre expansión por deformación de los extremos de la probeta con dos consecuencias:

1. El cilindro asume forma abarrilada.
2. El roce genera una colina de fricción la cual crece hacia el centro del cilindro.

Esto se traduce en un incremento de la presión de interface (probeta / herramienta), desde el límite elástico convencional, en el borde de la probeta, hasta una presión máxima en el centro (Anexos, figura 2b).

• Compresión Con Fricción Adherente: En el caso extremo cuando las superficies de las placas son rugosas y no están lubricadas. Aquí la deformación de las caras de los extremos de la probeta es impedida. Toda la deformación tiene lugar por esfuerzos cortantes internos que se desarrollan en el cilindro (Anexos, figura 2c).

Límite Elástico:

Son también denominado límite de elasticidad y límite de fluencia, es la tensión máxima que un material elástico puede soportar sin sufrir deformaciones permanentes. Si se aplican tensiones superiores a este límite, el material experimenta deformaciones permanentes y no recupera su forma original al retirar las cargas. En general, un material sometido a tensiones inferiores a su límite de elasticidad es deformado temporalmente de acuerdo con la ley de Hooke. Los materiales sometidos a tensiones superiores a su límite de elasticidad tienen un comportamiento plástico. Si las tensiones ejercidas continúan aumentando el material alcanza su punto de fractura. El límite elástico marca, por tanto, el paso del campo elástico a la zona de fluencia. Más formalmente, esto comporta que en una situación de tensión uniaxial, el límite elástico es la tensión admisible a partir de la cual se entra en la superficie de fluencia del material.

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