UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAOFACULTAD DE INGENIERIA MECANICA – ENERGIA

Laboratorio de Resistencia de MaterialesAv. Juan Pablo II N° 480 (Bellavista Callao)

ENSAYO DE COMPRESION

1.-INTRODUCCION Estudia el comportamiento de un material sometido a un esfuerzo de

compresión progresivamente creciente hasta llegar a la rotura o aplastamiento según sea la clase del material , se efectúa sobre probetas cilíndricas en los metales y cúbicas en lo no metálicos.

El ensayo de compresión se realiza en la mayor parte a materiales frágiles , dada su reducida capacidad de resistir a la traccion.En los materiales dúctiles las características mecánicas a la compresión son similares a las de tracción con excepción en la fase de rotura que se produce por aplastamiento o escurrimiento del material el cual dependerá de su ductibilidad , puede a veces no llegar a una ruptura propiamente dicha.

2.-OBJETIVOSEstudiar el comportamiento de los materiales metálicos sometidos a cargas

de compresión,determinar las propiedades mecánicas (esfuerzo de cedencia , esfuerzo último , esfuerzo de rotura , rigidez ) , conocer los factores que influyen en los resultados del ensayo , los tipos de fallas , famializarse con los lineamientos de la norma ASTM E-9(Ensayo de compresión a materiales metálicos).

3.- ASPECTO TEORICOSe requiere una relación mínima entre la altura y la dimensión mas reducida de la sección transversal , la que no debe bajar de 2 y tampoco ser mayor que 10 para evitar el pandeo en la probeta de compresión.A medida que la longitud de la probeta disminuye el efecto de la restricción friccional en los extremos se torna importante , para longitudes menores de 1,5 veces el diámetro , los planos diagonales a lo largo de los cuales la falla se verificaría en una probeta mas larga , interceptan la base aumentando aparentemente la resistencia.Se requiere un perfecto paralelismo de las caras de apoyo de la probeta , así como que estas sean planas y perpendiculares al eje longitudinal.

DIAGRAMA DE COMPRESIONEl diagrama esfuerzo deformación se puede observar lo siguiente la parte OA’es semejante a la OA del diagrama de tensión la cual nos indica que los aplastamientos en esa zona son proporcionales a las tensiones y el limite de proporcionalidad es σp ,por encima de este valor ya no son proporcionales , el σB

nos representa el esfuerzo de fluencia de compresión por encima de la cual los aplastamientos se hacen permanentes. A partir del punto B comienza hacerse perceptible el aumento de sección pero no de una manera uniforme sino que se desarrolla mas intensamente hacia la parte central adoptando la forma de un tonel , por eso en los materiales plásticos como el A36 , cobre , plomo , etc no existe una carga de rotura.

PROBETAS ESTANDARPara materiales metálicos, la longitud de la probeta puede ser 0,9d(para determinar la resistencia estática a la compresión) , 3d (para uso general) y 8 a 10d (para determinar el modulo de elasticidad ).Para el concreto , las probetas estándar son cilindros con una longitud el doble del diámetro , según ASTM C-31 ,para concreto con agregado de tamaño máximo no mayor de 2pulg , el tamaño normal del cilindro es de 6x12pulg.Para morteros se usa cilindros de 2pulg de lado según ASTM C-109Para piezas pequeñas de madera paralela a la fibra , según ASTM D-143 , son prismáticas rectangulares de 2x2x8pulg . En el caso de compresión perpendicular ala fibra se hace con probetas rectangulares de 2x2x6pulg , con carga aplicada a trabes de una placa metálica de apoyo de 2pulg de ancho atravesada sobre el canto superior a distancias iguales de los extremos y en un ángulo recto con el ancho.La velocidad de ensayo para el concreto puede ser de 0,01 a 0,02pulg/min o de 33lb/pulg2/seg , para otros materiales se estima que todo el ensayo debe durar por lo menos 2minutos para ser considerado como ensayo estático.

TIPOS DE FALLALa colocación de la probeta en la maquina universal es una operación muy delicada , pues cualquier descentramiento hace que se desarrollen esfuerzos excéntricos adicionales.

El estado de las superficies de apoyo de la probeta y de los platos influyen en la forma que adoptan la probeta al deformarse . Si entre ambas superficies existe mucho rozamiento este impide que ahí el metal deslice y la deformación adopta la forma de un tonel . Pero si entre las superficies no existe rozamiento por estar muy lisas ahí se desarrolla la máxima tendencia al deslizamiento y la deformación tiene lugar en forma de diabolo.Las probetas pueden fracturarse de la siguiente forma:

1.- En materiales plásticos y dúctiles como el A36 , el cobre , el bronce , etc adquieren la forma de barril siempre y cuando la probeta no se doble o pandee.

2.- En los materiales frágiles, tales como la fundición, acero templado , piedras , hormigón , materiales con ductibilidad relativamente baja y piezas endurecidas se produce por deslizamiento de superficies , con una inclinación de 45º con relación ala dirección de la carga . Los materiales quebradizos (frágiles) se fracturan a lo largo de un plano diagonal o con una fractura en forma de cono(probetas cilíndricas) o pirámide(probetas cuadradas) denominada fractura en forma de reloj de arena . El hierro fundido falla a lo largo de un plano inclinado y el concreto se fractura en forma de cono las denominada fractura por corte.

3.- En los materiales fibrosos , como madera presenta un comportamiento peculiar ya que es un material anisótropo , para cargas normales al grano , la carga que causa el colapso lateral de las fibras es la carga significativa . Para cargas paralelas a las fibras no solo es importante la resistencia elástica sino la resistencia a la rotura , la falla en este tipo de material se produce por plegamiento si la dirección del esfuerzo es paralela a la de la fibra.

Contracción total : Es la contracción que presenta la probeta después del ensayo y se expresa como porcentaje mediante la siguiente formula:% de contracción = 100ΔL/L0 , donde : ΔL = Lf - L0 L0 = Longitud inicial , Lf =Longitud finalVariación de sección : Es el incremento del área de la probeta después del ensayo y se expresa como porcentaje mediante la siguiente formula:% variacion de área = 100ΔA/A0 , donde : ΔA = Af - A0 A0 = Area inicial , Af = Area finalModulo de elasticidad o de Young : Nos determina la capacidad que tiene un material en soportar deformaciones , físicamente se determina midiendo la pendiente de la porción de la recta de la curva esfuerzo – deformación en la zona elástica , E =Δσ/Δε

4.- EQUIPO , INSTRUMENTOS Y MATERIALES - Maquina Universal de pruebas mecánicas ,TQ SM100 ,máxima capacidad de 10Ton , máxima distancia entre platos 220mm , prensa hidráulica TQ SM100K de presión máxima 720Kgf/cm2 .- Reloj de carga digital de 13Ton de lectura máxima.- Un Vernier marca MITUTOYO, sensibilidad de 0,05mm y 1/128pulg.- Una regla metálica de 80cm marca STAINLESS, sensibilidad 1mm, 1/16pulg.- Extensometro mecánico TQ SM 100D MK 2 ,de sensibilidad de 0,001mm- Extensometro digital SM 100N MK2 de sensibilidad de 0,0002mm ,trabajando conjuntamente con el modelo E10 MK 2 DIGITAL Strain Bridge para su lectura correspondiente.- Strain gauge , type PLF-20-11 , gauge length 20mm , gauge factor 2.14- Probetas de acero A36 ,de sección circular , d=1/2pulg , L= 0,5pulg , L=1,5pulg , L= 5pulg- Probeta de aleación de aluminio de d= ½ , L= 0,5pulg- Probeta de madera de 2x2x8 pulg y 2x2x6pulg- Probeta de hierro fundido de d=1/2 pulg , L= 1/2pulg- Probeta de hormigón de 2cm de diámetro y 4cm de longitud.5.-PROCEDIMIENTO1.- Se toma la medidas geométricas de la probeta , para esto se usa el vernier , la regla metálica y se anota en la tabla de datos geométricos de la probeta.2.- Se realizan las marcas a la distancia (L0 ) ,teniendo en cuenta no maltratar al material esto se realizaría si el extensometro es del tipo mecánico , si es del tipo eléctrico se puede solo marcar la probeta , si se usa el strain gage se coloca en la superficie de la probeta en dirección de la carga aplicada .3.- Registra la toma de datos en el reloj de carga digital para anotar las cargas y el extensometro para anotar las deformaciones longitudinales.

4.- Al final de la rotura de la pieza se toma medidas finales de la geometría de la probeta.5.- Se analiza el tipo de fractura.

6.- RESULTADOS

1.-Grafica convencional de esfuerzo - deformación 2.- Modulo de young del material3.- Esfuerzo de cedencia4.- Esfuerzo máximo ala tracción5.- Esfuerzo de rotura6.- Acortamiento porcentual de la probeta7.- Ensanchamiento del área8.- Tipo de fractura

DATOS GEOMETRICOS

Material L0 Lf d0 df % ΔL/L0 % ΔA/A0

DATOS DE LA EXPERIENCIA

P(KN) Δ(mm)

Material σy (MPa) σmax (MPa) σrotura (MPa) E (MPa)

P (KN) Δ (mm)