Caracterizacion del Nylon

CARACTERIZACIÓN DE UN MATERIAL SOMETIDO A CARGA AXIAL[pic 1]

Grupo X

Introducción

Un material que esté sometido a fuerzas de tracción o compresión tiende a deformarse y fracturarse, debido a esto es necesario caracterizar el comportamiento mecánico del material; el esfuerzo último, esfuerzo axial (esfuerzo perpendicular al plano sobre el que se aplica la fuerza de tracción o comprensión y se distribuye de manera uniforme por toda la superficie), módulo de elasticidad, zona elástica, deformación (cambio de longitud sobre la longitud inicial), entre otras. Para el siguiente proyecto se estudiará la caracterización del Nylon sometido a carga axial mediante ensayos de tracción. Siendo el Nylon uno de los materiales plásticos más conocidos por su resistencia y tenacidad.

El ensayo consiste en colocarle al Nylon fuerzas de tensión con diferentes cargas (arena) de forma reiterativa para hallar las deformaciones unitarias mediante la técnica de correlación de imágenes (DIC) proporcionada por el software GOM correlate. De igual forma, es posible calcular a partir de regresión lineal, el valor del módulo de Elasticidad, el cual da una medida de la resistencia de un material cuando se somete a un esfuerzo externo de tracción. También permite comparar las tensiones teóricas y experimentales.

Materiales

 Nylon:

Se emplea tipo poliamida 66 con diámetro de 0.60[mm], para realizar el ensayo a tracción.

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Ilustración 1. Nylon empleado

Fuente: elaboración propia

 Bolsa de plástico:

 Se utilizo para agregar las masas, usados en supermercados, soporta un peso de casi 13Kg.

Patrón estocástico:

 Se utilizo con medidas de 10[cm] de ancho y 13[cm] de alto. Para captar el desplazamiento vertical del Nylon.

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Ilustración 2. Patrón estocástico

Fuente: elaboración propia

Metodología

1. Se selecciona el Nylon tipo poliamida 66 de 0.6mm de diámetro para el ensayo a tracción.

1. Se consulta las características mecánicas teóricas del Nylon a tracción; estas se hallan en la tabla 1 del documento, a partir de cuatro fuentes bibliográficas las cuales se encuentran en la página 1 de los anexos.

1. Con base en las características teóricas del material, se estimaron las cargas para la cuales el material alcanza su límite lineal y su esfuerzo último, estos cálculos se detallan en la página 3 de los anexos.

1. Se realiza un ensayo previo antes de la toma de datos para determinar la carga última experimental del material; se observó que el material resiste mucho más de lo esperado; con el fin de facilitar la toma de datos, se decide dividir el ensayo en dos secciones, en la primera se realiza un aumento de 100g, la cual corresponde al 10% de la carga teórica en el límite lineal, hasta su carga teórica máxima;  a partir de este momento se  aumenta 600g, esto representa el 6% de la carga ultima estimada experimentalmente, hasta su rotura.

1. Después de tener los datos escogidos, se procede a realizar el montaje del ensayo, se pudo observar que los nodos eran un factor importante porque al agregar las cargas el nylon se rompía anticipadamente, por este motivo, los  nodos se ajustaron sin ningún tipo de fuerza, estos se pueden evidenciar en la página X de los anexos, al final del cable se usa una bolsa para agregar las cargas allí, esta bolsa la tomamos con un peso despreciable, por último, se pega el patrón en el nylon, este debe estar centrado todo el tiempo, para evitar que rotara, nos apoyamos de una pared o algún cartón en su parte trasera, luego se procede a la toma de fotografías.[pic 4]

Ilusitacion 3. Esquema del montaje

Fuente: Enunciado entrega 1

1. Estas fotografías se importan al software GOM Correlate en orden, ya que este toma cada desplazamiento con respecto a la primera foto, esta es aquella en la cual no se han agregado cargas, hasta llegar a la foto con el último aumento. allí se realiza el respectivo procedimiento para hallar el desplazamiento vertical de cada punto del patrón estocástico. ( pag# anexos).

1. Desde el software exportamos la tabla con los valores de estos desplazamientos en milímetros, estos se promedian y usan para hallar el alargamiento del nylon.

1. El alargamiento lo dividimos entre la longitud inicial para hallar la deformación unitaria en cada aumento, luego hallamos el esfuerzo haciendo usa de la fórmula. Detalles en (pag#, anexos):

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1. Con estos datos procedemos a realizar la curva de esfuerzo vs deformación unitaria mediante una gráfica de dispersión que se encuentra en la página # del documento.

1. Procedemos a determinar la zona elástica por medio de observación, esta se caracteriza por ser lineal, en este caso se omitieron algunos errores de ensayo, a esta curva se le agrega la línea de tendencia y la pendiente de esta representa el módulo de elasticidad.

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    Resultados

Valores teóricos de las propiedades del material

Tabla 1. Valores teóricos del Nylon

Fuente: autoría propia

A partir de estos valores hallamos las cargas teóricas para las cuales el Nylon alcanzaría su límite elástico y su esfuerzo ultimo.

Tabla 2. Valores de cargas

Fuente: autoría propia

En base a esto encontramos que el valor teórico de la deformación máxima del cable seria de 150 [mm].

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