CURSO: INGENIERÍA DE MATERIALES

DOCENTE: ING. SOFÍA TERRONES ABANTO

LABORATORIO: ENSAYO DE FLEXIÓN EN VOLADIZO

INTEGRANTES

HUAMÁN CRUZ BRENDA

PAREDES SÁNCHEZ MARITSA

MALQUI CASTRO DIDI

REYES CASAS JOSÉ

RODRÍGUEZ VÁSQUEZ KAREN

TRUJILLO-PERÚ

2015

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ENSAYO DE FLEXIÓN EN VOLADIZO

1. OBJETIVOS

Analizar y estudiar el comportamiento de una regla en voladizo.

Analizar y realizar las gráficas de esfuerzo vs deformación

cuando se aplica un peso en el extremo de una viga.

Comparar los resultados experimentales con los teóricos.

2. FUNDAMENTO TEORICO

FLEXIÓN -Las vigas al formar parte de los sistemas estructurales como

son los pórticos, los puentes y otros, se encuentran sometidas a

cargas externas que `producen en ellas solicitaciones de flexión,

cortante y en algunos casos torsión. Un caso típico son las vigas, las

que están diseñas para trabajar principalmente, por flexión.

Igualmente, el concepto de flexión se extiende a elementos

estructurales superficiales como placas o laminas.

El ESFUERZO DE FLEXIÓN -Se obtiene cuando se aplica sobre un cuerpo

de fuerza perpendicular a su eje longitudinal, de modo que provoquen

el giro de las secciones transversales con respecto a los inmediatos.

El rasgo más destacado es que un objeto sometido a flexión presenta

una superficie de puntos llamada fibra neutra tal que la distancia a

lo largo de cualquier curva contenida en ella no varía con respecto al

valor antes de la deformación el esfuerzo que provoca la flexión se

denomina momento flector.

σ = esfuerzo en N/𝑚2

σ =𝐹

𝐴 F =fuerza ejercida en N

A = área en 𝑚2

Como se ve en las figura La lámina está sometida a una carga

uniformemente distribuida originada por el propio peso de la viga y una

carga puntual aplicada en el extremo libre. Se supone que el material

del que está constituida la viga tiene un comportamiento elástico lineal

y se harán las siguientes consideraciones acerca de las características

de la deformación (ε): las secciones transversales de la viga permanecen

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planas y perpendiculares a la línea neutra, (que es una línea

imaginaria que une los centros de gravedad de las secciones

transversales a lo largo de la barra), la cual no cambia su longitud

durante la deformación. Adicionalmente se supone que el

comportamiento del material es idéntico bajo compresión y tracción.

-Flexión de una viga en voladizo que

al aplicar una fuerza en el extremo

libre esta empieza a deformarse.

ε: la deformación que va teniendo la

regla al paso del esfuerzo

3. MATERIALES , INSTRUMENTOS Y EQUIPOS

MATERIALES:

Regla de : plástico, acrílico, vidrio simple , vidrio doble,

madera y metal

Regla metálica de 100cm

1 mordaza

1 gancho

bolsas de diferente peso

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INSTRUMENTOS :

Balanza electrónica

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4. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL

Se empotra un extremo de la lámina o regla

(aproximadamente 8 cm de longitud) sobre

una base firme sujetada con una prensa o

mordaza.

En el extremo libre se coloca un gancho

sobre el cual se irán colocando unas pesas

desde valores pequeños hasta llegar pesos

elevados.

Con ayuda de una regla, la cual se fijara de tal forma que pueda

medir el desplazamiento vertical del extremo libre de lámina con

respecto al extremo empotrado.

Se efectúan las mediciones para los distintos pesos que se irán

aumentando colocadas en el extremo libre hasta producir la fractura

de la lámina. Es decir el procedimiento de medición se realiza

variando la fuerza concentrada en el extremo de la regla a través de

las pesas, que proporcionan tensión y provocan una deformación

medible.

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Se sigue el mismo procedimiento para cada uno de las reglas

(plástico, acrílico, vidrio simple, vidrio doble, madera y metal) y se

tomas los datos.

Se construyen las curvas de esfuerzo versus deformación para cada

uno de las reglas.

La Figura siguiente muestra el diagrama de la lámina en voladizo, sobre la

cual se aplica una fuerza vertical concentrada en el extremo libre.

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5. RESULTADOS Y DISCUSION DE RESULTADOS

- Fórmulas

- Resultados

I. Regla de Vidrio Simple

MASA(Kg) m

FUERZA(N) F

Δ LONGITUD(cm) Ԑ

ESFUERZO(N/m2) σ

0,0078 0,077 0 0,077

0,0578 0,491 0,1 0,491

0,1128 1,107 0,3 1,107

0,1528 1,499 0,5 1,499

0,2328 2,284 0,6 2,284

0,3128 3,069 0,7 3,069

0,3678 3,608 0,8 3,608

0,4528 4,442 0,9 4,442

0,5478 5,374 1 5,374

0,6678 6,551 1,2 6,551

0,7178 7,042 1,3 7,042

0,7878 7,728 1,4 7,728

0,8828 8,660 1,6 8,660

1,0028 9,837 1,8 9,837

𝝈 =𝑭

𝑨 𝑭 = 𝒎 ∗ 𝒈

𝐠 = 𝟗. 𝟖𝟏 (m/s^2)

A= Cte.

Donde:

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II. REGLA DE VIDRIO DOBLE

MASA(Kg) m

FUERZA(N) F

Δ LONGITUD(cm) Ԑ

ESFUERZO(N/m2) σ

0,0078 0,08 0 0,08

0,2128 2,01 0,1 2,01

0,4128 4,05 0,2 4,05

0,6978 6,85 0,2 6,85

0,8528 8,37 0,3 8,37

1,0678 10,48 0,4 10,48

1,2828 12,58 0,5 12,58

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III. REGLA ACRILICA

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IV. REGLA DE MADERA

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V. REGLA DE METAL

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VI. REGLA DE PLÁSTICO

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- Discusión de Resultados

En nuestro ensayo hemos analizado materiales dúctiles y frágiles y hemos

podido obtener gráficas experimentales, que podemos comparar con las

gráficas teóricas y ver si tienen una tendencia similar.

Gráficas Experimentales para materiales frágiles

Gráfica Teórica para materiales frágiles

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En las gráficas experimentales no todos los puntos pasan por la línea

recta esto se debe a que en todo experimento hay errores en los

instrumentos utilizados y errores de paralaje debido al observador.

Tanto en la gráfica de vidrio simple, doble y madera se sigue una

tendencia lineal, porque son materiales frágiles.

Gráficas Experimentales para materiales dúctiles

Gráfica Teórica para materiales dúctiles

En estos experimentos se observa que la regla de metal tiene un gráfico

con una zona de fluencia y las reglas de plástico y acrílica tienen una

curva sin zona de fluencia.

En nuestros materiales dúctiles la forma de la curva no está bien definida

y no se percibe muy bien la similitud, esto se debe a que nos hicieron falta

más datos de la masa y deformación.

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6. CONCLUSIONES

Al finalizar nuestro experimento hemos observado y dado cuenta de los

efectos por flexión en los distintos materiales los cuales actúan de acuerdo

a sus características. Algunas conclusiones del experimento son:

La deformación es directamente proporcional a la carga.

El esfuerzo es directamente proporcional a la carga.

El sistema no presenta el fenómeno de histéresis, por lo cual los datos de

carga y descarga son confiables.

La ley de Hooke, así como el esfuerzo debido al momento flector, son de

gran utilidad a la horade comparar el método experimental con la teoría de

resistencia de materiales.

Se ha determinado que el punto de fractura de una lámina de vidrio

depende de la longitud, ancho y la carga aplicada. Es por eso que el vidrio

grueso aguanto más peso que el vidrio delgado.

Se encontró que el vidrio es un material que presenta una respuesta lineal

cuando es sometido a flexión, llegando a la fractura sin presentar

comportamiento plástico.

Se comprobó que el metal es un material con comportamiento plástico, ya

que la regla nunca se rompió al ponerle peso considerablemente. El

material tendió a deformarse.

RECOMENDACIONES

La precisión del ensayo podría mejorarse con un equipo que sea fijo

y que este registre de manera más exacta las medidas de longitud y

fuerza aplicadas al material.

Al igual podría registrar el momento exacto en que el material

rompa, esto es bueno ya que esta parte del ensayo es la más

imprecisa de obtener y con esto disminuiríamos el margen de error

del ensayo.

Se recomienda el uso de lentes protectoras para evitar que una

esquirla de vidrio entre en un ojo