23
Ensayo de tracción uniaxial Durante el ensayo se miden elongación de la probeta y carga aplicada. Con esos datos se calculan tensiones y deformaciones (ingenieriles) y se traza la curva correspondiente. De la curva se obtienen el módulo elástico, la tensión de fluencia, la tensión máxima y la deformación ingenieril a fractura (como una medida de la ductilidad). * Después de la fractura, la longitud final y la sección se usan para calcular elongación porcentual y reducción de área porcentual, que indican ductilidad del material. De la carga y elongación se calculan tensiones verdaderas y deformaciones verdaderas, que sirven para caracterizar el comportamiento del material en la región elastoplástica.

Ensayo de traccion uniaxial

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Page 1: Ensayo de traccion uniaxial

Ensayo de tracción uniaxial

Durante el ensayo se miden elongación de la probeta y carga aplicada.Con esos datos se calculan tensiones y deformaciones (ingenieriles) y se traza la curva correspondiente.De la curva se obtienen el módulo elástico, la tensión de fluencia, la tensión máxima y la deformación ingenieril a fractura (como una medida de la ductilidad). *Después de la fractura, la longitud final y la sección se usan para calcular elongación porcentual y reducción de área porcentual, que indican ductilidad del material.De la carga y elongación se calculan tensiones verdaderas y deformaciones verdaderas, que sirven para caracterizar el comportamiento del material en la región elastoplástica.

Page 2: Ensayo de traccion uniaxial

En el laboratorio

Se ensayarán 3 materiales y se tratará de identificarlos a través de los parámetros que se obtengan del ensayo.Se usará una máquina de ensayo universal de baja capacidad (1000lbs). El ensayo se hará a velocidad constante de desplazamiento de la mesa.

Page 3: Ensayo de traccion uniaxial

La máquina de ensayo

Page 4: Ensayo de traccion uniaxial

Las probetas varios tipos

Page 5: Ensayo de traccion uniaxial

El ensayo

Page 6: Ensayo de traccion uniaxial

Normas para la realización

IRAM –IAS U 500 – 102 (INSTITUTO ARGENTINO DE NORMALIZACION, www.iram.gov.ar/) ASTM E8, E 8M y relacionados (American Society for Testing and Materials, www.astm.org/)DIN 50125 (Deutsches Institut für Normung,www.din.de/ )Ver también ISO (International Organization for Standardization, www.iso.ch/)

Page 7: Ensayo de traccion uniaxial

Los resultados

Page 8: Ensayo de traccion uniaxial

Marcado de las probetas y registro

Cálculo del área inicial A0=W*TCálculo de la longitud calibrada L0= 5.65*√A0Cálculo de d0=L0/5

Page 9: Ensayo de traccion uniaxial

Calibración de la máquina y colocación de la probeta

La máquina del laboratorio• Celda de carga (tipo viga S o S-beam):* máxima capacidad d marco:1400 lbs.* máximo rango de desplazamiento:2.5 inches* tasa máxima de desplazamiento: 3.0 in/min* potencia requerida: 110 V < 0.3 A* peso total:65 lbs

• Instrumentación:* Resolución : carga 0.1 lbs, desplaz.: 0.0001in* Filtros programables* Resultados en unidades métricas o inglesas* Operación remota y registro de datos por puerto

serie RS-232.*** función de corrección que tiene en cuenta la compliancia de la máquina (System deflection p 22)

Page 10: Ensayo de traccion uniaxial

Realización del ensayo

Las instruccionesVerificamos la unidades.Verificamos carga máxima admitida.Controlamos la tasa de desplazamiento de la celda y la del actuador.Colocamos el desplazamiento preestablecido (valor, forma de onda y velocidad).Colocamos en las ventanas las variables a controlar visualmente.Abrimos la ventana de gráficos (desde ese momento comienza a registrar).Comenzamos el ensayo con el botón start y lo concluimos (después de ruptura) con stop. Si no se llega a ruptura con los valores previstos, se deberá repetir cambiando los valores.Grabamos el archivo de datos y cerramos la ventana de gráficos.

Page 11: Ensayo de traccion uniaxial

El acondicionamiento de los datos 1

Como los entrega la máquina

Pasarlos a planilla de cálculo (Excel)• En el menu Archivo-Abrir-todos los archivos-seleccionar• Se abre el Asistente para importar texto (seguir instrucciones)** paso 1 de 3: caracteres Delimitados - comenzar a importar en fila 1 -

origen del archivo Windows ANSI - siguiente** paso 2 de 3: separadores tabulación - calificador de texto “ - siguiente** paso 3 de 3: selección de columna para formato de datos 1a. – formato de

datos en columna general - finalizar

Page 12: Ensayo de traccion uniaxial

El acondicionamiento de los datos 2

Eliminar las filas iniciales (antes de que el contador de tiempos vuelva a cero) y las finales (después de la caída súbita de la carga). Trazar rectas de ayuda para obtener información.

1º gráfico (Origin): ‘sucio’ 2º gráfico (Origin): ‘limpio’ con rectas de ayuda

0 1 2 3 4 5 6

0

500

1000

1500

2000

2500

A

Y A

xis

Title

X axis title0 1 2 3 4 5

0

500

1000

1500

2000

2500

Zx

RxM2M1

D

xx

x

xxx

C

BA

A

Y ca

rga

X tiempo

Page 13: Ensayo de traccion uniaxial

El acondicionamiento de los datos 3

Tabla de valores

0 1 2 3 4 5

0

500

1000

1500

2000

2500

Zx

RxM2M1

D

xx

x

xxx

C

BA

A

Y ca

rga

X tiempo

Page 14: Ensayo de traccion uniaxial

El acondicionamiento de los datos 4

Búsqueda del cero para cargas: Ajustando por cuadrados mínimos el tramo [A,B]U[Z-d,Z+d]. Valor obtenido: C0.

Búsqueda de la recta que ajusta la zona elástica:Ajustando por cuadrados mínimos el tramo [C,D]. Expresión obtenida:

y= pend * x + ord , notar que x es posición.

Gráfico carga-posición:Búsqueda del ceropara posición: reemplazando en la ecuación, E0.

1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2,0

0

500

1000

1500

2000

2500pend * X - ord

y=C0

A

Y ca

rga

X elongación

Page 15: Ensayo de traccion uniaxial

El acondicionamiento de los datos 5

En la planilla de cálculo, trasladar el origen (carga-C0, posición-E0) y eliminar valores negativos:

Completar los cálculos : σi=carga/A0, e=alarg./L0, σ=σi(e+1), ε=ln(e+1).

Reemplazar los valores de la columna de tensiones verdaderas a partir del valor máximo.

Page 16: Ensayo de traccion uniaxial

Completando el ensayo convencional (a l0)

Escalado de la recta de ajuste en zona elástica (módulo de Young):σi = pend * L0/A0 * e

Paralela al 0.2%:y = pend * L0/A0*x - 0.002*L0

Módulo de Young: E_laton [MPa]Tensión de fluenc.al 0.2%: σ_0.2 [MPa]Tensión máxima: σ_uts [MPa]Tensión de rotura: σ_rot [MPa]

0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

G

Y Ax

is T

itle

X axis title

0,05 0,10

25000

30000

35000

G

Y A

xis

Title

X axis title

σ_0.2

σ_uts

σ_rot

Page 17: Ensayo de traccion uniaxial

Otras conclusiones

1.t.verd-t.ing. vs d.ingenieril 2.t.verdadera vs.d.verdadera

t.ing.vs d.ing.

3.t.verdadera vs.d.verd-d.ing.

0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

45000

50000

X

X

ingenieril vedadera

Y te

nsió

n

X defo.ingenieril

0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

45000

50000

X

X

tens.ing.-defo.ing. tens.verd-defo.verd.

Y te

nsió

n

X defomación

0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30

0

10000

20000

30000

40000

50000

tens.verd.-defo.verd. tens-verd.-defo.ing.

Y A

xis

Title

X axis title

Page 18: Ensayo de traccion uniaxial

Aproximaciòn de Hollomon

σ = K * ε^n, n = εmax ,K = σmax / (εmax ^ εmax)

Aproximación de la tensiónverdadera de rotura marcada en el gráfico

.

0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

45000

50000tens.verd.de rotura

X

tens.verd.-defo.verd. aprox. de Hollomon

Y Ax

is T

itle

X axis title

Page 19: Ensayo de traccion uniaxial

Los tres materiales

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

tens.-def.ing. tens.-def.verd. ajuste rango elástico aprox. Hollomon

Y Ax

is T

itle

X axis title0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30

-5000

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

45000

50000

tens.ing.-defo.ing. tens.verd.-defo.verd. aprox. de Hollomon

Y A

xis

Title

X axis title

-0,02 0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 0,14 0,16 0,18

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

tens-def ing. tens-def verd. aprox.rango elast. aprox.Hollomon

Y Ax

is T

itle

X axis title

Latón Acero

Aluminio

Page 20: Ensayo de traccion uniaxial

Los tres materiales

1.t. ing.

vs d.ingenieril

2.t.verdadera vs.d.verdadera

3.aprox. de Hollomon

0,00 0,05 0,10 0,15 0,20

0

10000

20000

30000

40000

50000

latón acero aluminio

Y Ax

is T

itle

X axis title

-0,05 0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45

0

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

latón acero aluminio

Y Ax

is T

itle

X axis title

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,50

5000

10000

15000

20000

25000

30000

35000

40000

45000

50000 X

X

X

X Title

Y T

itle

latón acero alumunio

Page 21: Ensayo de traccion uniaxial

Análisis de los datos

Establecer características de cada material ensayadoQué estudios (no mencionados en esta presentación) podrían hacerse con los datos y las piezas ensayadasBuscar en la bibliografía y tratar de caracterizar los materiales sabiendo que genéricamente se trata de

* Un acero laminado en frío de bajo C* Un latón* Un aluminio recristalizado

Hacer análisis comparativo de las características de los tres.

Page 22: Ensayo de traccion uniaxial

El informe y las conclusiones

ObjetivoEquipo utilizado (descripción)Procedimiento experimentalResultados sobre cada material y comparativos:

* de la curva de tensión-deformación convencionales –aproximación en rango elástico

* de la curva de tensión-deformación ingenieriles –aproximación de Hollomon

* Análisis de los resultados obtenidos y justificaciónConclusiones

Page 23: Ensayo de traccion uniaxial

Algunos links interesantes

www.interactiveinstruments.com/www.tecquip.com/www.sweethaven.com/www.stfx.ca/www.polial.polito.it/www.tu-darmstadt.de/www.steel-n.com/www.me.uh.edu/www.me.umn.edu/www.alleghenyludlum.com/www.sae.org/