Compresión paralelo a la fibra, cortante simple paralelo a la fibra y tracción en barra de acero estructural, haciendo uso de un prototipo estándar de material para cada práctica

Resumen

En este informe de laboratorio se analizan tres casos: compresión paralelo a la fibra, cortante simple paralelo a la fibra y tracción en barra de acero estructural, haciendo uso de un prototipo estándar de material para cada práctica, se analizan las características de los mismos. El objetivo principal fue analizar las deformaciones que sufría cada material cuando se exponían a diferentes esfuerzos. La práctica se lleva a cabo mediante el uso de una maquina universal, la cual realiza todos los ensayos en los diferentes tipos de materiales; los resultados obtnidos se midieron mediante un deformimetro.

En este laboratorio se estudia las tensiones, esfuerzos y deformaciones que se presentan en materiales estudiados tales como probetas de acero estructural número 8, y probetas de madera tipo B y tipo C. Esto con el objetivo de analizar las características del material y sus reacciones a distintos esfuerzos y poder así realizar comparaciones con datos teóricos y nominales. Para la realización de esta experiencia, se implementa una máquina universal cíclica para la aplicación de tensión, compresión y corte sobre los elementos a estudiar; y para la observación de datos se utiliza un deformímetro y el medidor de la máquina universal.

Objetivos generales

• Estudiar las características de cada material para determinar las deformaciones que este sufre.

• Obtener gráficas que representen la relación Esfuerzo-Deformacion de cada material.

• Comprobar experimentalmente la teoría estudiada en el curso de resistencia de materiales.

Objetivos específicos

• Estudiar la deformación que sufre una probeta de madera tipo A, cuando es sometido a un ensayo de compresión paralelo a la fibra.

• Analizar el efecto que sufre una probeta de madera tipo B (Pino), en un ensayo de cortante simple paralelo a la fibra.

• Analizar si los resultaos obtenidos al realizar un ensayo de tensión en una barra de acero estructural, cumplen con los planteados en la Norma NTC 2289.

• Obtener experimentalmente el módulo de elasticidad de cada material utilizado en los ensayos

Materiales

• Probeta de madera estándar. Tipo A (Chanul)

• Probeta de madera estándar. Tipo B (Pino)

• Barra de acero estructural calibre 8.

Equipo

• Maquina Universal

• Deformimetro

• Metro

Introducción

En el presente informe de laboratorio se estudió las deformaciones, los esfuerzos y las variaciones de área que sufren ciertos materiales cuando son sometidos a una fuerza externa. Este se llevó a cabo con el objetivo de determinar la resistencia del material, evaluando las cargas máximas a las que pueden ser sometidas antes de que presenten alguna falla.

Se realizaron tres tipos de ensayos; en el experimento de compresión, una maquina universal aplico una fuerza en sentido paralelo a las fibras de una probeta de madera para ver cuál era la carga máxima que soportaba el material antes de presentar una ruptura. En el segundo ensayo, se utilizó una probeta en forma de cubo y se aplicó un cortante simple paralelo a su fibra – Para el tercer ensayo, se trabajó la tracción de una barra de acero para hallar su esfuerzo máximo y se utilizó la maquina universal.

Las vigas son elementos prismáticos largos y rectos que soportan generalmente cargas transversales y que son usadas tanto en ingeniería estructural como en la mecánica, por lo que es importante estudiar el corte generados por estas cargas. Para esto se utilizará una probeta de madera tipo C, la cual está empotrada y se le aplica una fuerza sobre el voladizo.

1. Ensayo de Traccion

a. Marco Teórico

El esfuerzo normal viene dado por la siguiente ecuación:

Para la ecuación anterior se tiene que:

La deformación unitaria normal se define como:

Donde es la deformación total y es la longitud inicial de la probeta.

Para cada par de lecturas y se halla el esfuerzo y la deformación unitaria y se grafica, obteniendo así la gráfica Esfuerzo-Deformación que es característica de las propiedades del material.

Para la determinación del módulo de elasticidad se debe tener en cuenta la ley de Hooke, la cual establece que un cuerpo elástico se deforma proporcionalmente a la fuerza que actúa sobre él, solo cuando el esfuerzo es menor al límite de proporcionalidad, que en los materiales dúctiles coincide con el punto de fluencia . Para esta porción inicial de la figura, el esfuerzo es:

Donde se denomina módulo de elasticidad del material involucrado o también, módulo de Young.

Figura 1: Diagrama Esfuerzo-Deformación.

La resistencia o punto de fluencia o cedencia del material es el esfuerzo en el que comienza la fluencia. Este es posible determinarse mediante el método de desviación, el cual consiste en dibujar por el punto del eje horizontal de abscisa , una línea paralela a la porción inicial en línea recta del diagrama de esfuerzo – deformación. El esfuerzo obtenido de esta manera corresponde al punto Y, y se define como la resistencia a la fluencia a una desviación del 0,2%. [1]

b. Procedimiento

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 con un diámetro de .

En la práctica se hizo uso de una máquina universal cíclica, la cual posee un indicador de carga en unidades de kilogramos fuerza (Kg-f) mediante cuatro escalas diferentes. En este caso la escala utilizada fue de 0 a 500Kg-f. También se hizo uso de un deformímetro de carátula que se instaló entre ambas partes de la prensa, lo que permitió registrar la deformación de la probeta de acero en milésimas de pulgada para cada 500Kg-f hasta que se presenta falla en el tercio central de ella. En la siguiente figura se aprecia el montaje experimental de una probeta sometida a un ensayo por una máquina de tensión.

Figura 2: Montaje experimental.

...