ANALISIS DE ESFUERZOS

(Informe de laboratorio)

ENRIQUE ALONSO PIRAZAN PIRAZAN

Ing:

MIGUEL LEGUIZAMON

UNIVERSIDAD PEDAGOGICA Y TECNOLOGICA DE COLOMBIA

FACULTAD DE INGENIERIA

INGENIERIA EN TRANSPORTE Y VIAS

TUNJA

2011

OBJETIVO

Analizar el comportamiento de una varilla de acero mediante un ensayo de laboratorio sometiéndola a un esfuerzo de tracción .

FUNDAMENTACION TEORICA

Módulo de elasticidad

Un hilo metálico sometido a un esfuerzo de tracción sufre una deformación que consiste en el aumento de longitud y en una contracción de su sección.

Supondremos que el aumento de longitud es el efecto dominante, sobre todo en hilos largos y de pequeña sección. Estudiaremos el comportamiento elástico de los hilos, aquél en el que existe una relación de proporcionalidad entre la fuerza Faplicada al hilo y el incremento DL de su longitud o bien, entre el esfuerzo F/S y la deformación unitaria DL/L0.

Donde S es la sección del hilo S=p r2, y Y es una constante de proporcionalidad característica de cada material que se denomina módulo de elasticidad o módulo de Young.

Metal Módulo de Young, Y·1010 N/m2

Cobre estirado en frío

12.7

Cobre, fundición 8.2

Cobre laminado 10.8

Aluminio 6.3-7.0

Acero al carbono 19.5-20.5

Acero aleado 20.6

Acero, fundición 17.0

Cinc laminado 8.2

Latón estirado en frío

8.9-9.7

Latón naval laminado

9.8

Bronce de aluminio 10.3

Titanio 11.6

Níquel 20.4

Plata 8.27

Fuente: Koshkin N. I., Shirkévich M. G.. Manual de Física Elemental. Editorial Mir 1975.

Representando el esfuerzo en función de la deformación unitaria para un metal obtenemos una curva característica semejante a la que se muestra en la figura.

Durante la primera parte de la curva, el esfuerzo es proporcional a la deformación unitaria, estamos en la región elástica. Cuando se disminuye el esfuerzo, el material vuelve a su longitud inicial. La línea recta termina en un punto denominado límite elástico.

Si se sigue aumentando el esfuerzo la deformación unitaria aumenta rápidamente, pero al reducir el esfuerzo, el material no recobra su longitud inicial. La longitud que corresponde a un esfuerzo nulo es ahora mayor que la inicial L0, y se dice que el material ha adquirido una deformación permanente.

El material se deforma hasta un máximo, denominado punto de ruptura. Entre el límite de la deformación elástica y el punto de ruptura tiene lugar la deformación plástica.

Si entre el límite de la región elástica y el punto de ruptura tiene lugar una gran deformación plástica el material se denomina dúctil. Sin embargo, si la ruptura ocurre poco después del límite elástico el material se denomina frágil.

LIMITE DE ELASTICIDAD.

El proceso de carga y descarga se puede repetir con valores cada vez mayores de esfuerzo. Al final se llegara a un esfuerzo tal que no se recupere toda la deformación unitaria durante la descarga. Con este procedimiento es posible determinar el esfuerzo del límite superior de la región elástica. En este caso el esfuerzo se llama limite elástico o limite de elasticidad.

RESISTENCIA DE FLUENCIA.Esfuerzo máximo necesario para determinar una determinada cantidad de fluencia en un periodo especifico. También se utiliza para describir el esfuerzo máximo que se puede generar en un material a temperatura constante bajo el cual la velocidad de fluencia disminuye con el tiempo.

DUCTILIDAD.

Característica mecánica usada para describir el grado a el cual los materiales pueden ser deformados plástico sin fractura. La ductilidad es el parámetro más importante a considerar adentro formación del metal operaciones tales como balanceo, protuberancia, y dibujo. Los ejemplos de metales altamente dúctiles son plata, oro, cobre, y aluminio. La ductilidad de acero varía dependiendo de los componentes de aleación. Niveles de aumento de carbón disminuye ductilidad, es decir, el acero se convierte en más frágil

MATERIALES

Dos barras de acero estructural

Maquina universa

EVIDENCIAS

Graficas y resultados

Barra 1

0 10 20 30 40 50 600

102030405060708090

100

grafica carga vs alargamiento

Alargamiento (mm)

Carg

a (K

N)

Barra 2

Forma:Nºde partidas: Nºde muestras:

Cilindrica 1 1Nombre: Diametro Longitud calibradaUnidad de longitud mm mm BARRA ACERO ESTRUCTURAL Nº2 9,52 50

-0.5 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3-5

0

5

10

15

20

25

30

35

40 carga vs alargamientocon extensiometro

alargamiento con extensometro (mm)

carg

a (K

N)

0 10 20 30 40 50 60 70-5

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

alargamiento sin extensometro (mm)

carg

a (K

N)

0 10 20 30 40 50 600

10000002000000300000040000005000000600000070000008000000

ESFUERZO VS DEFORMACION

deformacion (mm)

esfu

erzo

(Pa)

ANALICIS DE RESULTADOS

Como se puede observar en las graficas el comportamiento de una barilla de acero se asemeja a un elemento elástico ya que al someterse a un esfuerzo no sufre ruptura directamente sino que presenta un alargamiento el cual corresponde a un índice de elasticidad que permite que el elemento se deforme antes de romperse

En la ingeniería es muy importante analizar la ductilidad de cada material para saber que material y en que condiciones se puede utilizar para las diferentes estructuras que trabajan con esfuerzos de tención y compresión.

En la practica de laboratorio no se tubo en cuenta el diámetro al momento de la barra en la sección de falla lo cual no permite determinar con efectividad la relación de poisson.