Mecánica de Sólidos Laboratorio No. 1 – Fuerzas axiales

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Mecánica de Sólidos

Laboratorio No. 1 – Fuerzas axiales

Integrantes:

Lina Franco

Eduardo Ospina

Valentina Quebrada

Profesor:

Luis Felipe Guerrero

Fecha de entrega:

26 de Agosto del 2019

Pontificia Universidad Javeriana Cali

Santiago de Cali

2019-2

ENSAYO DE TRACCIÓN

Descripción del proceso

El laboratorio consistió en aplicar esfuerzos de tracción a probetas hasta la falla a una velocidad de deformación controlada y constante, registrando datos de esfuerzo y deformación cada 0,5 s. Las dimensiones de las probetas fueron medidas en el laboratorio antes y después del ensayo con un paquímetro. Fueron utilizadas tres probetas de materiales diferentes: aluminio, latón y cobre.

Metodología

En primer lugar, se obtuvieron todas las medidas iniciales de cada varilla, medidas que fueron descritas por el laboratorista.

La máquina debe ponerse a punto para la realización del ensayo, además se procede a revisar si la maquina fue calibrada previamente y en ultimas se debe encender el computador el cual trae la máquina, para configurar el software con las especificaciones del ensayo.

Posteriormente se realizaron dos marcas, cada una desde cada extremo de la varilla ya que esto servirá de ayuda para delimitar en donde se fijarán las abrazaderas de la máquina.

 Datos de laboratorio

En la Figura 1 se presentan los diagramas de esfuerzo-deformación de cada probeta sometida a la prueba.

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Figura 1. Diagramas de esfuerzo-deformación para cada material.

En la tabla 1 se presentan los datos de la carga máxima (PMáx), longitud inicial y final (Li y Lf), ancho inicial y final (ai y af) y espesor inicial y final (ei y ef). Las velocidades de los datos no correspondían a la velocidad ingresada antes del ensayo (0.003 mm/min), se mantenían aproximadamente constantes pero cambiaban cuando se pasaba de un estado a otro (zona elástica, cedencia, endurecimiento por deformación etc). Las velocidades presentadas en la Tabla 1 corresponden al promedio del total de las velocidades registradas.

Tabla 1. Datos y medidas del ensayo de tracción

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Tabla 2. Dimensiones de una varilla de refuerzo. Fuente:NSR 10- Título C.

De acuerdo con la Tabla 2, se puede observar que los datos medidos en el laboratorio son adecuados, ya que el número de la varilla corrugada era No. 5 y dichos datos coinciden con la tabla.

Cálculo del módulo de elasticidad y límite elástico

En cada uno de los ensayos de los materiales existía una deformación para un esfuerzo nulo, esto se debe a errores en la instalación de la probeta, esto se corrigió en cada caso restándole el primer valor de deformación (para 0 MPa) a cada deformación.

Para el cálculo del límite elástico se utilizó el método de compensación (offset method), que consiste en trazar una línea paralela a la zona lineal y ubicar su origen en la abscisa ɛ = 0.002, la intersección con el diagrama es el límite elástico ℴy.  

Para calcular el módulo de elasticidad se trazó una línea de tendencia en los valores de comportamiento lineal, su pendiente corresponde al módulo de elasticidad.

Observación: Los valores obtenidos por la máquina para el ensayo de tracción de la probeta de aluminio son incongruentes con la teoría ya que los primeros 10 datos presentan deformaciones negativas cosa que no es posible ya que la probeta no estaba sometida a compresión, esto se debe posiblemente a errores en la instalación de la probeta en la máquina.

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Figura 2. Método de compensación para el límite elástico del aluminio.

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Figura 3. Zona elástica del diagrama esfuerzo deformación del aluminio.

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Figura 4. Método de compensación para el límite elástico del cobre.

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Figura 5. Zona elástica del diagrama esfuerzo deformación del cobre.

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Figura 6. Método de compensación para el límite elástico del latón

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Figura 7. Zona elástica del diagrama esfuerzo-deformación del latón

En la Tabla 2 se presentan las propiedades mecánicas de los materiales calculados a partir de los datos y diagramas de esfuerzo-deformación y en la Tabla 3 se comparan los valores obtenidos con las propiedades típicas de cada material.

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