Ensayo de tension

OBJETIVO:

El objetivo del ensayo de tracción es determinar aspectos importantes de la resistencia y alargamiento de materiales, que pueden servir para el control de calidad, las especificaciones de los materiales y el cálculo de piezas sometidas a esfuerzos.

DEFINICION DE ENSAYO DE TRACCION:

El ensayo de tracción puede ser utilizado para determinar varias propiedades de los materiales. Consiste en someter una probeta  a un esfuerzo axial de tracción creciente hasta rotura, con una carga de tracción que aumenta gradualmente y que es aplicada úniaxialmente a lo largo del eje de la probeta.

ESQUEMA DE LA PROBETA USADA EN LA PRUEBA:

[pic 2]

Las probetas son normalizadas, cilíndricas o planas, admitiendo secciones variables, S0, si bien están correlacionadas con la longitud de la probeta, L0, a través de un modelo del tipo:

[pic 3]

Siendo K un factor de proporcionalidad definido por la norma. 

La probeta de acero empleada en el ensayo consiste en una pieza cilíndrica cuyas dimensiones guardan la siguiente relación de proporcionalidad: L0 = 5,65 (S0)1/2

[pic 4]

Donde L0 es la longitud inicial, S0 es la sección inicial y D0 es el diámetro inicial de la probeta. En el ensayo de tracción realizado, las anteriores variables toman los siguientes valores:

D0 = 10 mm, L0 = 50 mm.

GRAFICA DE DATOS:

[pic 5]

 A partir de la grafica de esfuerzo vs deformación podemos obtener el diagrama tensiones, σ, - deformaciones unitarias, ε, a través de las expresiones:

[pic 6]

[pic 7]

• LIMITE DE ELASTICIDAD LINEAL σp:

El ensayo comienza aplicando gradualmente la fuerza de tracción a la probeta, lo cual provoca que el recorrido inicial en la gráfica mantenga una correlación lineal o cuasilineal, y directa entre tensiones axiales (σ), y deformaciones unitarias (ε), uniendo el origen de coordenadas con el punto A’, de tal modo que podemos expresar aquello por el modelo:

[pic 8]

Sólo válido en el campo 0 < σ < Le.

Hasta llegar al punto A’ se conserva una proporcionalidad entre la tensión alcanzada y el alargamiento unitario producido en la pieza, una particularidad de este tramo es que al cesar la tensión sobre la pieza, ésta recupera su longitud inicial, es decir, se comporta de manera elástica, el punto A’ se denomina Límite de elasticidad lineal.

Los valores medidos, para el acero son:

0 < σ < 235

El campo de tensiones en el que se cumple la correlación lineal σ = E ε es el campo elástico.

[pic 9]

DETERMINACION DEL LIMITE ELASTICO:

El límite elástico es la máxima tensión que se puede aplicar al material sin que se produzcan deformaciones permanentes en él, si se aplican tensiones superiores a este límite, el material experimenta un comportamiento plástico con deformaciones permanentes y no recupera espontáneamente su forma original al retirar las cargas

El coeficiente de proporcionalidad entre la tensión y la deformación se denomina módulo de elasticidad o de Young y es característico de los materiales. Así, todos los aceros tienen el mismo módulo de elasticidad aunque sus resistencias puedan ser muy diferentes. 

[pic 10]

Disponiéndose de las tensiones en función de las deformaciones en el gráfico se observa que, en un principio, aparece una zona que sigue una distribución casi lineal, donde la pendiente es el módulo de elasticidad E. Esta zona corresponde a las deformaciones elásticas del material hasta un punto donde la función cambia de régimen y empieza a curvarse, zona que se corresponde al inicio del régimen plástico. Ese punto es el límite elástico.

Debido a la dificultad para localizarlo exactamente y con total fidelidad, ya que en los gráficos experimentales la recta es difícil de determinar y existe una banda donde podría situarse el límite elástico, se adopta un criterio convencional y se considera como límite elástico la tensión a la cual el material tiene una deformación plástica del 0.2% (o también ε = 0.002), por lo tanto en nuestro ensayo se deduce que el limite elástico es 235 MPa.

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