ENSAYO DE TRACCION

FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL

ENSAYO DE MATERIALES

CICLO: VI “A”

CONCEPTO:

El ensayo a tracción es ampliamente utilizado en la ingeniería, ya que permite determinar las propiedades mecánicas de los materiales, es decir sus características de resistencia y deformabilidad, y a la vez nos sirve de herramienta para verificar las especificaciones de aceptación o rechazo.

DEFINICION DE TRACCION:

Un cuerpo se encuentra sometido a tracción simple cuando sobre sus secciones transversales se le aplican cargas normales uniformemente repartidas y de modo de tender a producir su alargamiento.

Por las condiciones de ensayo, el de tracción estática es el que mejor determina las propiedades mecánicas de los metales, o sea aquella que definen sus características de resistencia y deformabilidad.

ESTUDIO DE LA TRACCIÓN:

Otras características, no menos importantes, que pueden determinarse mediante el ensayo de tracción son la tenacidad, la deformación unitaria de rotura, la tensión máxima y el módulo de rigidez.

Ninguna construcción debe estar sometida a cargas que sobrepasen el límite de elasticidad del material de cualquiera de sus partes, mas aún se debe permanecer por debajo de ese límite para contar con un margen de seguridad que permita afrontar cualquier contingencia imprevista.

ENSAYO DE RESISTENCIA A LA TRACCIÓN:

Un cuerpo sometido a la acción de 2 fuerzas de igual intensidad y de sentido contrario, sufre un efecto de tracción que se caracteriza por el hecho de que la distancia entre 2 puntos cuales quiera va creciendo progresivamente con el aumento de la carga, hasta llegar a la ruptura del material.

Durante el ensayo la probeta provista de extremos con espaldilla de apoyo es colgada en la máquina de tracción y se va alargando paulatinamente, determinándose al mismo tiempo los esfuerzos que señala la máquina. La forma de la probeta al inicio, al momento de llegar a la carga máxima y luego de la ruptura se observa en el dibujo

La velocidad de la carga se puede efectuar muy lentamente, con una velocidad normal o en forma instantánea; siendo este parámetro el cual nos da una clasificación de dicho ensayo.

CONSIDERACIONES TÉCNICAS:

Uno de los materiales al que más frecuente es sometido al ensayo de tracción es precisamente los METALES, en el caso nuestro, de la ingeniería civil, es más comúnmente es el ensayo de tracción del acero de construcción.

Para efectuar un ensayo de tracción es necesario contar con una maquina adecuada para aplicar un esfuerzo de tracción y de capacidad suficiente como para romper las probetas, y con extensómetro que relevar o determinas los alargamientos en el curso del mismo.

Con excepción de algunas piezas del ensayo arbitrariamente formadas, las probetas son cilíndricas o prismáticas en su forma, y de sección transversal constante a lo largo del tramo dentro del cual se toma las mediciones.

El uso del ensayo de tracción en contraposición al de compresión, probablemente es en gran parte de terminado por el tipo de servicio al cual un material haya de ser sometido. Los metales por ejemplo generalmente exhiben una tenacidad relativamente alta y son por lo tanto, más adecuados y eficientes para resistir cargas tensivas, que aquellos materiales con una resistencia a la tensión relativamente baja.

CLASIFICACION:ENSAYO ESTÁTICO:

El ensayo de tracción en las construcciones se calculan sólo con cargas estáticas.

Esto debido, por una parte, a que con frecuencia las cargas dinámicas son insignificantes en comparación con las tensiones producidas por carga estática (edificios, puentes). Se suele tomar en consideración la carga dinámica aplicando coeficientes de seguridad más altos en el cálculo “estático”. 

Que a la vez también hay equipos mecánicos, electrónicos y electromecánicos.

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ENSAYO DINÁMICO:

La barra de Hopkinson se emplea para determinar constantes de los materiales en condiciones dinámicas, como por ejemplo el módulo de Young o la tensión mecánica. El módulo de Young es una constante de los materiales que resulta de medir la deformación de un componente cuando se le aplica una fuerza.

PROBETAS:Las probetas de ensayo para materiales metálicos se

obtienen, generalmente por mecanizado de una muestra del producto, objeto de ensayo, o de una muestra moldeada. En el caso de tratarse de productos que tengan una sección constante (perfiles, barras, etc.) o de barras obtenidas por moldeo, se pueden utilizar como probetas las muestras sin mecanizar. La sección de la probeta puede ser circular, cuadrada o rectangular.

Las probetas para los ensayos de tracción pueden ser: industriales o calibradas; estas últimas, se emplean en experiencias más rigurosas y adoptan formas perfectamente cilíndricas o prismáticas, con extremos ensanchados, no solo para facilitar su sujeción en la máquina de ensayo, sino para asegurar la rotura dentro del largo calibrado de menor sección; en la cual se marcan los denominados “Puntos fijos de referencia” a una distancia inicial preestablecida (lo), que permitirá después de la fractura, juntando los trozos, determinar la longitud final entre ellos (L).

Estos hechos han motivado la normalización de la longitud inicial, estipulándose que dos o más ensayos pueden compararse en sus alargamientos, si las probetas son geométricamente semejantes, lo que se logra cuando lo es proporcional al diámetro o raíz cuadrada de la sección. O sea que los ensayos sobre probetas distintas resultan comparables si se cumple que la ley de semejanza:

PROCEDIMIENTO DE ENSAYO:

METODO MECANICO:: Antes de comenzar

a realizar los ensayos de tracción se deben tomar las respectivas medidas de las probetas. Después de realizar todas las medidas a nuestras probetas, procedemos a efectuar el ensayo de tracción. Una vez terminado el ensayo se vuelve a medir la probeta para calcular la deformación.

METODO ELECTRONICO:

Se coloca una probeta en una máquina de ensayo consistente de dos mordazas, una fija y otra móvil. Se procede a medir la carga mientras se aplica el desplazamiento de la mordaza móvil a una velocidad seleccionable.

La celda de carga conectada a la mordaza fija entrega una señal que representa la carga aplicada, las maquinas poseen un plotter u ordenador que grafica en un eje el desplazamiento y en el otro eje la carga leída. 

METODO DINÁMICO:La probeta se coloca entre dos barras cilíndricas de

Hopkinson (incidente y transmisora) de sección circular. El estado de carga se provoca generando una onda de tracción mediante el choque de un proyectil impulsado por aire comprimido con la barra incidente contra un tope situado al final de ésta.

Las galgas extensométricas instaladas en las superficies de la barra incidente y la de transmisión miden la deformación generada por el impulso permitiendo determinar las amplitudes de los impulsos aplicados a la barra incidente, el impulso reflejado y el impulso transmitido.

RESULTADOS:Los resultados en la actualidad se presentan en

gráficos, con estas imágenes se sacaran cualquier dato requerido.

ZONA DE PROPORCIONALIDAD (O → A):

Se cumple la ley de Hooke,es decir, σ = E.ε, donde E es el módulo de elasticidad (E=tgα). Obteniendo la información que el valor de E está relacionado con la naturaleza de los enlaces interatómicos (E=f (Tf/V2)):

Los materiales con E elevado se utilizan cuando se precisa una gran rigidez (poca deformación bajo cargas).

Los materiales con E bajo se utilizan cuando se precisa absorber trabajos de choque (elevada deformación antes de rotura).

ZONA DE DEFORMACIONES PERMANENTES (A → F):

Al cesar el esfuerzo la probeta no recupera la longitud inicial. Por encima de B el material se comporta de forma plástica (conserva la deformación permanente) y comienza la fluencia  (el material se alarga aunque no aumente el esfuerzo o disminuya). Determinando que el valor de σF depende de la composición química del material y del tratamiento térmico al que se haya sometido:

Aumenta con el contenido en carbono.

Aumenta con el temple y disminuye con el revenido y recocido.

ZONA DE ESTRICCIÓN Y ROTURA (F→ H):

Se produce una disminución importante de la sección (estricción). Al aumentarla estricción el esfuerzo disminuye. Teniendo la información que el valor de σR depende de los mismos factores que σF:

Cuanto mayor es la diferencia entre σR y σF mejor soporta el material las deformaciones plásticas sin romperse.

La diferencia es máxima con el recocido y mínima con el temple.

Los valores de δ y ψ varían en sentido opuesto a σR y σF.

NORMATIVIDAD:Estos ensayos implican la

normalización de las probetas con respecto a tamaño, forma y método de preparación y la de los procedimientos de ensayo.

Existen diferentes normas para realizar el ensayo de tracción, din 50125, din53455, iso/dp 527 y astm 638. 

Para evaluar la resistencia a la tensión del acero, se encuentra estandarizado bajo la norma astm e8 y consiste en someter el material a cargas o esfuerzos los cuales se van incrementando a velocidades constantes, en donde se genera deformaciones elásticas y/o plásticas como respuesta según el nivel de la carga.

ENSAYO DE TRACCIÓN DEL ACERO:

Este ensayo consiste es someter una barra, de sección uniforme y conocida, a una fuerza de tracción que va aumentando progresivamente. En forma simultánea se van midiendo los correspondientes alargamientos de la barra.

Al iniciarse el ensayo, el material se deforma elásticamente; esto significa que si la carga se elimina, la muestra recupera su longitud inicial.

Cuando el esfuerzo alcanza su máximo valor de resistencia a la tensión, se forma en la barra una estricción o  cuello (figura 5.15),  la  cual  es  una  reducción localizada en  el  área  de  la  sección transversal, en la que se concentra todo el alargamiento posterior.Una  vez  formado  este  cuello,  el  esfuerzo  disminuye  al  aumentar  la  deformación  y  continúa disminuyendo hasta que la barra se rompe.

Determinación del alargamiento

Alargamiento es el porcentaje que el acero se alarga cuandoes sometido a una carga que pase su Límite de Fluencia. La determinación del Alargamiento se hace por la comparación entre la distancia entre dos marcas hechas en la barra antes del ensayo, denominado largo inicial L0, y la distancia entre las dos marcas después que se rompe la barra, denominado largo final L1. El largo inicial utilizado es 10 veces el diámetro nominal.

INTEGRANTES:

APONTE RIVEROS, LUISAYBAR ANTEZANA, JOCELYNCOLLAZOS PACHECO, FATIMAGRADOS VERA, LIZREYMUNDO SOTELO, JHONATAN