Resumen.

En esta práctica de laboratorio, vamos a poner a prueba dos tipos de varillas de material (acero y broce) al ensayo de tensión para conocer  la resistencia de dicho material a una fuerza aplicada lentamente.

Palabras Clave: Tracción, probeta, flexión.

1. Introducción

En esta práctica utilizaremos el ensayo de tensión para determinar la deformación y el alargamiento de las probetas observando en ellas la variación de su radio y de su largo.Teniendo en cuenta que las características de los materiales influyen en el resultado dado que la resistencia de uno es diferente a la de otro, lo que afecta también el tiempo que tarde en realizarse la práctica.

2. Objetivos

Objetivo general:

Medir la resistencia de un material a una fuerza aplicada, para analizar los resultados de esfuerzo y deformación, partiendo de la tabla de carga vs alargamiento y posteriormente de su grafica con el objetivo de conocer su rango elástico o plástico.

Objetivos Específicos:

Someter a tensión dos varillas y hacer el registro de datos.

Realizar una gráfica esfuerzo contra deformación con las dos varillas

utilizadas.

Utilizar los datos obtenidos de la tabla de carga contra alargamiento para obtener los datos esfuerzo contra deformación y hacer su respectivo análisis

3. Marco Teórico

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Generalidades del ensayo de tensión .Este ensayo es utilizado para medir la resistencia de un material a una fuerza estática o aplicada lentamente. Esta prueba consiste en alargar una probeta de ensayo por fuerza de tensión, ejercida gradualmente, con el fin de conocer ciertas propiedades mecánicas de materiales en general: su resistencia, rigidez y ductilidad. Sabiendo que los resultados del ensayo para un material dado son aplicables a todo tamaño y formas de muestra, se ha establecido una prueba en la cual se aplica una fuerza de tensión sobre una probeta de forma cilíndrica y tamaño normalizado, que se maneja universalmente entre los ingenieros. Este ensayo se lleva a cabo a temperatura ambiente entre 10ºC y 35ºC. A continuación se presenta un dispositivo utilizado para realizar este tipo de ensayos.

Figura 1: maquina donde se lleva a cabo la prueba de tensión.

Figura 2: ejemplo de probeta sometida a prueba de tensión.

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Módulo elástico

Un módulo elástico es un tipo de constante elástica que relaciona una medida relacionada con la tensión y una medida relacionada con la deformación.

Los materiales elásticos isótropos quedan caracterizados por un módulo elástico y un coeficiente elástico (o razón entre dos deformaciones). Es decir, conocido el valor de uno de los módulos elásticos y del coeficiente de Poisson se pueden determinar los otros módulos elásticos. Los materiales ortótropos o anisótropos requieren un número de constantes elásticas mayor.

Las constantes elásticas que reciben el nombre de módulo elástico son las siguientes:

Módulo de Young se designa usualmente por E. Está asociado directamente

con los cambios de longitud que experimenta un cable, un alambre, una varilla,

etc. cuando está sometido a la acción de tensiones de tracción o de

compresión. Por esa razón se le llama también módulo elástico longitudinal.

Módulo de compresibilidad se designa usualmente por K. Está asociado con

los cambios de volumen que experimenta un material bajo la acción de

esfuerzos (generalmente compresores) que actúan perpendicularmente a su

superficie. No implica cambio de forma, tan solo de volumen.

Módulo elástico transversal se designa usualmente por G. Está asociado

con el cambio de forma que experimenta un material bajo la acción

de esfuerzos cortantes. No implica cambios de volumen, tan solo de forma.

También se le llama módulo elástico tangencial y módulo elástico cortante

Límite elástico

El límite elástico, también denominado límite de elasticidad, es la tensión máxima que un material elástico o plástico puede soportar sin sufrir deformaciones permanentes. Si se aplican tensiones superiores a este límite, el material experimenta un comportamiento plástico, deformaciones y no recupera espontáneamente 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.

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Curva tensión-deformación

En el ensayo se mide la deformación (alargamiento) de la probeta entre dos puntos fijos de la misma a medida que se incrementa la carga aplicada, y se representa gráficamente en función de la tensión (carga aplicada dividida por la sección de la probeta). En general, la curva tensión-deformación así obtenida presenta cuatro zonas diferenciadas:

1. Deformaciones elásticas: Las deformaciones se reparten a lo largo de la probeta, son de pequeña magnitud y, si se retirara la carga aplicada, la probeta recuperaría su forma inicial.

2. Fluencia o cadencia: Es la deformación brusca de la probeta sin incremento de la carga aplicada.

3. Deformaciones plásticas: si se retira la carga aplicada en dicha zona, la probeta recupera sólo parcialmente su forma quedando deformada permanentemente.

4. Estricción. Llegado un punto del ensayo, las deformaciones se concentran en la parte central de la probeta apreciándose una acusada reducción de la sección de la probeta, momento a partir del cual las deformaciones continuarán acumulándose hasta la rotura de la probeta por esa zona.

4. Montaje Experimental

4.1. Materiales:

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Máquina que aplica la tensión. Software winsoft. Probetas de acero y bronce. Calibrador

Figura3: Montaje experimental. Foto tomada por Nicolás Ballén.

4.2. Procedimiento:

Tener los dos tipos de probetas, medirlas y tener sus características de longitud y radio determinadas.

Acomodar las probetas en la maquina sujetándolas por las mordazas.

Poner la maquina en ceros y empezar la prueba, observando la carga y el alargamiento que sufre la probeta.

Tomar los datos y realizar el respectivo informe.

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5. resultados

RESULTADOS PARA LA PROBETA DE ACERO

Long. Inicial (mm) 402

diámetro (mm) 12,77radio (mm) 6,385

área (mm2) 128,0774557

carga N alargamiento (mm) esfuerzo deformación0,5 1,9 0,00390 0,00473

1 3,2 0,00781 0,007961,5 4,1 0,01171 0,01020

2 4,9 0,01562 0,012192,5 5,5 0,01952 0,01368

3 6,1 0,02342 0,015173,5 6,6 0,02733 0,01642

4 7,2 0,03123 0,017914,5 7,7 0,03513 0,01915

5 8,3 0,03904 0,020655,5 12,6 0,04294 0,03134

6 15,9 0,04685 0,039556,5 22,2 0,05075 0,05522

6

7 34,6 0,05465 0,08607

0.00000 0.01000 0.02000 0.03000 0.04000 0.05000 0.060000.000000.010000.020000.030000.040000.050000.060000.070000.080000.090000.10000

esfuerzo vs deformacion

deformacion

RESULTADOS PARA LA PROBETA DE BRONCE

Long. Inicial (mm) 400diámetro (mm) 12,75radio (mm) 6,375

área (mm2) 127,6887797

carga N alagamiento esfuerzo deformacion0,5 1,6 0,003915771 0,004

1 2,4 0,007831542 0,0061,5 3 0,011747313 0,0075

2 3,5 0,015663083 0,008752,5 3,9 0,019578854 0,00975

3 4,3 0,023494625 0,010753,5 4,7 0,027410396 0,01175

7

4 5,1 0,031326167 0,012754,5 5,7 0,035241938 0,01425

5 6,4 0,039157708 0,0165,5 9 0,043073479 0,0225

0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035 0.04 0.045 0.050

0.005

0.01

0.015

0.02

0.025

esfuerzo vs deformacion

deformacion

6. Análisis de Resultados

En este laboratorio usamos dos probetas de distinto material pero con grandes similitudes en su aspecto físico como lo son su diámetro y su longitud inicial las cuales fueron sometidas a la prueba de tensión.

Al culminar este laboratorio pudimos observar que necesitamos menos carga, por lo tanto el esfuerzo fue mucho menor que el de la probeta de acero. También pudimos observar que la probeta de acero tubo una deformación mucho mayor, por lo tanto podemos concluir que el acero tiene más resistencia a la tensión que el cobre.

Bibliografía

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http://es.wikipedia.org/wiki/Ensayo_de_tracci%C3%B3nwinsoft

http://www.upbc.edu.mx/im/Resistencias%20y%20Tecnologia%20de%20los%20Materiales/Lecturas/Ciencia%20e%20Ingenieria%20de%20los%20Materiales%20-%20Donald%20Askeland%20-%203edicion.pdf

Ciencia e ingeniería de los materiales, Donald R. Askeland. Tercera edición internacional Thomson editores.

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