reporte de lab 1, r1.docx

Universidad Rafael Landívar

Resistencia de Materiales

Ing. Juan Carlos García

Reporte # 1

Tensión

Guatemala 15 de Marzo de 2013

Ana Lucía Rodríguez 1287411

Mario López 2143313

Índice

Objetivos e introducción………………………………………………………………1

Marco Teórico……………………………………………………………………………2

Cálculos…………………………………………………………………………………..4

Discusión de resultados…………………………………………...…………………..10

Conclusiones, Recomendaciones y Bibliografía………………………...………11

Anexos…………………………………………..………………………………..………12

Aplicaciones…………………………….………………………………………………13

Objetivos

Objetivo General

- Encontrar los tipos de fallas que se forman debido a la tensión aplicada en cada una de las diferentes probetas.

Objetivos Específicos

- Aprender sobre cada una de las distintas fallas que se puedan dar en las probetas de cada material.

- Observar el comportamiento de la grafica de esfuerzo vs. Deformación en cada uno de las diferentes probetas.

- Encontrar el esfuerzo, la deformación y la deformación unitaria de cada uno de los materiales.

- Determinar cuál es el material más dúctil según su falla y su elongación.

Introducción

En esta práctica se sometieron a una fuerza de tensión en una maquina de tensión-compresión cuatro probetas de distintos materiales cada una, los cuales son: Acero A1045, Acero A709, Aluminio y Cold Roll. Se va a realizar la gráfica esfuerzo-deformación para cada una de las probetas, para de esta manera poder observar el comportamiento de cada material sometido a tensión. También se analizará cada una de las fallas que presentan las probetas y se clasificarán.

Marco Teórico

Los conceptos que se deben de saber antes de realizar la práctica son los siguientes:

Carga:

Fuerza exterior que actúa sobre un cuerpo.

Esta carga produce consecuencias:

- Resistencia:

Es cuando la carga está actuando sobre el cuerpo y produce una deformación. Es la capacidad de un cuerpo para resistir una fuerza aún cuando ya haya deformación.

Zona plástica:

Se le llama también irreversible o permanente. En este modo de deformación el material no regresa a su forma original luego de quitarle la carga aplicada. Esto sucede porque en esta deformación el material experimenta dentro de él cambios termodinámicos irreversibles al adquirir mayor energía potencial elástica.

Zona elástica:

Se le llama también reversible o no permanente. En esta deformación el material recupera su forma original al retirar la fuerza aplicada. En esta deformación el material solo pasa por cambios termodinámicos reversibles.

Zona de estricción:

Sucede cuando la carga llega a cierto valor y el alargamiento se localiza en una zona concreta (hacia el centro de la probeta), este alargamiento finaliza en rotura.

- Rigidez:

Es cuando la carga actúa y no hay deformación. Es la capacidad de un material para resistir una fuerza sin deformarse.

Esfuerzo Cortante:

Este es un esfuerzo interno de las tensiones paralelas a la sección transversal de una pieza mecánica.

Gráfica Esfuerzo-Deformación:

Esta gráfica puede construirse a partir de los datos obtenidos en cualquier práctica mecánica en la que se le aplica carga a un material y las mediciones de esfuerzo y deformación se realizan simultáneamente.

Módulo de Young:

También llamado módulo elástico longitudinal es una constante elástica que relaciona una medida relacionada con la tensión y una medida que se relaciona con la deformación. Se designa como E.

Ley de elasticidad de Hooke:

Se da cuando la cantidad de estiramiento o de compresión (cambio de longitud), es directamente proporcional a la fuerza aplicada. F= Kx

Tipos de falla:

En general se pueden clasificar de la siguiente manera:1) Fractura dúctil:

Esta ocurre después de que el material haya sido sometido a una deformación plástica excesiva. Tiene las siguientes características:

Formación de cuello de botella en el área fracturada. Deformación plástica permanente El material sufre una elongación El área transversal se reduce

2) Fractura frágil:Esta ocurre antes o durante se está presentando la deformación plástica. Este tipo de fractura se presenta en materiales no cristalinos, a temperaturas muy bajas. Esta fractura tiene los siguientes pasos:

Inicio de la fractura a nivel intragranular Propagación de la fractura

Cálculos

Acero A709

Diámetro ѳ (in) 0.5Modulo de elasticidad E (psi)

29000000

Punto de fluencia (lb) 31330

Tabla # 1

F (lb) L (in) σ (psi) ʆ (in) ɛ0 6.9685 0 0 0

12000 761115.498

150.0147520

170.0021074

31

27000 7.0472137509.87

080.0334158

470.0047417

2

30000 7.0866152788.74

540.0373363

010.0052685

77

31000 7.1259157881.70

350.0387948

010.0054441

97

31300 7.1653159409.59

110.0393868

120.0054968

82

30800 7.2047156863.11

190.0389707

470.0054090

73

30300 7.244154316.63

280.0385472

310.0053212

63

29300 7.2834149223.67

460.0374777

830.0051456

44

27200 7.3228138528.46

250.0349798

70.0047768

44

25200 7.3622128342.54

610.0325821

890.0044256

05

24800 7.4015126305.36

280.0322361

770.0043553

57

23700 7.4409120703.10

880.0309703

370.0041621

76

19800 Ruptura100840.57

19

Grafica # 1

0.00210743097059614

0.00474171968384131

0.00526857742649034

0.00544419667404001

0.00549688244830492

0.00540907282453008

0.00532126320075524

0.00514564395320556

0.00477684353335125

0.00442560503825188

0.00435535733923201

0.00416217616692735

020000400006000080000

100000120000140000160000180000

Esfuerzo vs. Deformacion Acero A709

Aluminio


10400000


Tabla # 2

F (lb) L (in) σ (psi) ʆ (in) ɛ0 7 0 0 0

900 7.04724583.66236

1 0.003105960.00044073

7

4800 7.086624446.1992

60.01665773

40.00235059

6

9900 7.125950420.2859

70.03454710

70.00484810

4

10200 7.165351948.1734

30.03579079

30.00499501

7

10400 7.204752966.7650

60.03669323

60.00509295

8

10430 7.24453119.5538

10.03699981

20.00510764

9

10210 7.283451999.1030

10.03641637

20.00499991

4

9540 7.322848586.8210

30.03421072

8 0.00467181

8400 7.3622 42780.84870.03028472

70.00411354

3

7740 Ruptura39419.4963

1

Grafica # 2

0.00044073676548525

0.002350596082588

0.00484810442033774

0.00499501667549949

0.00509295817894065

0.00510764940445684

0.00499991375067155

0.00467180971414366

0.00411354314452899

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

Esfuerzo vs. Deformacion Aluminio

Acero A1045


29000000


Tabla # 3

F (lb) L (in) σ (psi) ʆ (in) ɛ0 6.9685 0 0 0

13000 766208.456

330.0159813

520.0022830

5

21000 7.0472106952.12

180.0259901

030.0036880

04

22700 7.0866115610.15

070.0282511

340.0039865

57

22900 7.1259116628.74

230.0286580

950.0040216

81

23000 7.1653117138.03

810.0289423

860.0040392

43

22200 7.2047113063.67

160.0280893

050.0038987

47

21300 7.244108480.00

920.0270975

580.0037406

9

19850 Ruptura101095.21

99

Grafica # 3

0.00228305021814581

0.00368800419854323

0.00398655691937768

0.00402168076888762

0.00403924269364259

0.00389874729560284

0.00374068997280814

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

140000

Esfuerzo vs. Deformacion A1045

Acero Cold Roll


29700000


Tabla # 4

F (lb) L (in) σ (psi) ʆ (in) ɛ0 6.9685 0 0 0

9500 748383.102

70.0114034

250.0016290

61

15050 7.047276649.020

590.0181872

380.0025807

75

16200 7.086682505.922

50.0196864

130.0027779

77

16680 7.125984950.542

420.0203821

240.0028602

88

16900 7.165386070.993

220.0207651

340.0028980

13

16860 7.204785867.274

910.0208298

970.0028911

54

16850 7.24485816.345

320.0209310

980.0028894

39

16700 7.283485052.401

590.0208575

980.0028637

17

16300 7.322883015.218

320.0204681

430.0027951

25

15500 7.362278940.851

770.0195682

940.0026579

41

14900 7.401575885.076

870.0189112

250.0025550

53

13500 7.440968754.935

420.0172255

420.0023149

81

12300 Ruptura62643.385

6

Grafica # 4

0.00162906069696755

0.00258077510414333

0.00277797718851309

0.00286028762372828

0.00289801323986858

0.00289115403693399

0.00288943923620034

0.00286371722519559

0.00279512519584958

0.00265794113715758

0.00255505309313858

0.00231498099042757

0100002000030000400005000060000700008000090000

100000

Esfuerzo vs. Deformacion Cold Roll

Discusión de resultados

En esta práctica de laboratorio se pusieron a prueba 4 distintas probetas de 4 distintos materiales los cuales son: Acero A709, Aluminio, Acero A1045 y Acero Cold Roll.

Luego de someter a tensión cada una de las probetas se pudo observar el tipo de falla o fractura que tuvo cada una de las probetas, las cuales fueron:

Acero A709: Falla Dúctil

Acero 1045: Falla Frágil Aluminio: Falla Dúctil Acero Cold Roll: Falla Dúctil

También se pudo observar que el material más dúctil de los cuatro fue el acero A709 ya que es la probeta con la ruptura que más se asemeja a la siguiente imagen:

La imagen anterior pertenece a una falla dúctil ya que bajo la acción de la tensión puede deformarse sosteniblemente sin llegar a su punto de ruptura.

En las graficas que se muestran anteriormente se puede observar que para todos los materiales se cumple la ley de Hook lo que nos dice que tienen una zona elástica, también se puede ver como luego de esto entran a una zona plástica hasta llegar al esfuerzo ultimo y finalizando con el punto de ruptura. Esto nos muestra que nuestras graficas de esfuerzo vs. deformación tienen sentido en relación a cada material.

Conclusiones

- Los cuatro diferentes materiales obedecen la ley de Hooke, tienen una zona elástica y una zona plástica.

- El material que tuvo una mayor elongación y fue el más dúctil es el acero A709.

- El proceso de fabricación de los materiales no afecta su grafica de esfuerzo vs. deformación.

- A mayor ductilidad mayor zona de estricción.- El esfuerzo último mayor pertenece al material más dúctil (A709).

Recomendaciones

Las recomendaciones que se podrían dar en esta práctica son:

La persona que esté midiendo la elongación de la probeta se lo tiene que tomar muy en serio y no estar distraído porque los cambios se dan en segundos.

Tomar video para la recolección de datos seria una herramienta muy útil.

La persona que esté viendo en la máquina el esfuerzo aplicado debe de estar muy atenta también.

A la hora de hacer el reporte hay que aprender a tener criterio propio para interpretar bien los datos.

Bibliografía

Anónimo. (s.f) Ley de Hooke. (en Red). Disponible en:

http://www.educaplus.org/play-119-Ley-de-Hooke.html

Anónimo. (s.f) Fallas en acero. (en Red). Disponible en:

http://grupos.emagister.com/documento/fallas_clasicas_en_estructuras_de_acero_y_de_concreto_por_david_perez_navarrete/1683-1011717

Anónimo. (s.f). gráfica esfuerzo deformación. (en Red). Disponible en:


Anexos







Imagen 1. Probetas con fallas que se unieron.

Imagen 2. Probetas con fallas, separadas para poder observar el tipo de falla que tiene cada una.

Aplicación a la carrera

Aplicación para Ingeniería Industrial

Esta práctica puede servir a la hora de diseñar una planta y se quiera trabajar con acero o con algún tipo de metal.

Cuando se desee corroborar el trabajo del ingeniero estructural o ingeniero civil con el que se esté trabajando.

Para verificar si con el acero con el que se trabajo, es el adecuado con respecto al uso que se le quiera dar.

Aplicación para Ingeniería Civil

Conocer el comportamiento de cada uno de los 4 materiales cuando se someten a tensión.

Conocer el esfuerzo último de cada material para cuando se realice un diseño estructural con alguno de estos materiales.

Utilizar la ductibilidad de estos materiales como mas nos convenga cuando necesitemos utilizarlos.

reporte de lab 1, r1.docx

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