lab. resistencia de materiales

Universidad del Magdalena. José Luis Altafulla, José Pérez, Julián Valderrama, Gregory Pertuz

Carlos García.

Laboratorio de resistencia 0

INFORME DE LABORATORIO DE

RESISTENCIA DE MATERIALES Laboratorio de resistencia de materiales Universidad Del Magdalena: José Altafulla, José Pérez, Gregory Pertuz,

Julián Valderrama, Carlos García

Universidad del Magdalena. José Luis Altafulla, José Pérez, Julián Valderrama, Gregory Pertuz

Carlos García.


ENSAYO TRACCIÓN EN METALES

Resumen— El ensayo de tracción consiste en someter a una probeta metálica a un esfuerzo axial creciente hasta llegar el momento en donde estas padecen una fractura o rotura. La máquina nos muestra las fuerzas aplicadas lentamente y su correspondiente distorsión estos datos se utilizaran para la especificación de muchas características del material analizado. Las probetas pueden variar en cuanto a la longitud, diámetro y material por esta razón es necesario tomar las medias antes y después del ensayo con el vernier. Palabras Claves: probeta, material, distorsión, acero, tracción Abstract— the test of traction consists of submitting to a metallic manometer to an axial increasing effort until the moment comes where these suffer a fracture or break. The machine shows us the forces applied slowly and his corresponding distortion this information was in use for the specification of many characteristics of the analyzed material. The manometers can change as for the length, diameter and material for this reason is necessary to take the averages before and after the test with the vernier.

Universidad del Magdalena. José Luis Alta fulla, Julián Valderrama, José Pérez, Gregory pertuz, Carlos García.


Keywords: Manometer, material, distortion, Steel, traction

I. INTRODUCCIÓN En ingeniería la mayor parte de las cosas que se hacen es necesario esquematizar teniendo en cuenta un estudio donde se conocen más detalladamente las características físicas de los materiales a emplear. Para conocer algunas de las propiedades de un material metálico es indispensable llevar a cabo algunos ensayos, entre los cuales encontramos el de tracción de metales, por el cual se puede calcular muchas de estas propiedades, estas nos dejaran saber cuál material y que características deben ser las indicadas para un resultado ideal y a la vez prestar la seguridad necesaria. Uno de los ensayos mecánicos tensión-deformación realizado con mayor regularidad es el de tracción. El ensayo mencionado puede ser empleado para determinar varias propiedades de los materiales. Normalmente se distorsiona una probeta hasta una rotura, con una carga que aumenta crecientemente y que es aplicada úniaxialmente a lo largo del eje de la probeta. Por otra parte podemos decir que uno de los propósitos de este ensayo es llevar la probeta hasta su fractura para así conocer algunos datos importantes como carga última y deformación, y posteriormente calcular las demás propiedades básicas del material.



II. OBJETIVOS

Generales. Aprender a determinar mediante el ensayo de tracción las propiedades mecánicas de los materiales que se derivan de este ensayo. Específicos.

� Conocer el funcionamiento y manejo de la máquina para ensayos de tracción.

. � Determinar el módulo de elasticidad, límite de fluencia, resistencia a la

tracción, porcentaje de alargamiento y porcentaje de reducción de área del material ensayado

� Reconocer los tipos de fractura en diferentes materiales.

� Determinar la relación entre esfuerzo y deformación unitaria para los materiales ensayados.

� Comparar las propiedades entre los diferentes materiales ensayados

III. MARCO TEORICO

Los conceptos sobre la temática tratada, nos proporcionaran un mayor entendimiento acerca del este ensayo Esfuerzo (σ): las fuerzas internas de un material se encuentran finamente distribuidas a lo largo de toda su área; denominado por esfuerzo a la fuerza aplicada por unidad de área y se denota por la letra griega (σ) permitiéndonos compara la resistencia de dos materiales, su fórmula es:



� =�

�

P= FUERZA AXIAL A= AREA Deformación (ε): una barra sometida a una fuerza axial de tracción aumentara su longitud inicial; se puede observar que bajo la misma carga pero con una longitud mayor este aumento o alargamiento se incrementara también por ello definir la deformación como el cociente entre el alargamiento (δ) y la longitud inicial (L), indica que sobre la barra la deformación es la misma porque si aumenta L también aumentaría δ matemáticamente la deformación seria:

� =�

�

El diseño de elementos estructurales implica determinar la resistencia y rigidez del material estructural, estas propiedades se pueden relacionar si se evalúa una barra sometida a una fuerza axial para la cual se registra simultáneamente la fuerza aplicada y el alargamiento producido. Estos valores permiten determinar el esfuerzo y la deformación que al graficar originan el denominado diagrama de esfuerzo-deformación. Diagrama esfuerzo – deformación: El diseño de elementos estructurales implica determinar la resistencia y rigidez del material estructural, estas propiedades se pueden relacionar si se evalúa una barra sometida a una fuerza axial para la cual se registra simultáneamente la fuerza aplicada y el alargamiento producido. Estos valores permiten determinar el esfuerzo y la deformación que al graficar originan el denominado diagrama de esfuerzo y deformación. Los diagramas son similares si se trata del mismo material y de manera general permite agrupar los materiales dentro de dos categorías con propiedades afines que se denominan materiales dúctiles y materiales frágiles.



Los diagramas de materiales dúctiles se caracterizan por ser capaces de resistir grandes deformaciones antes de la rotura. Mientras que los frágiles presenta un alargamiento bajo cuando llegan al punto de rotura. Elementos de diagrama esfuerzo – deformación: En un diagrama se observa un tramo recta inicial hasta un punto denominado límite de proporcionalidad. Este límite tiene gran importancia para la teoría de los sólidos elásticos, ya que esta se basa en el citado límite. Este límite es el superior para un esfuerzo admisible. Los puntos importantes del diagrama de esfuerzo deformación son:

� Límite de proporcionalidad: donde la relación entre el esfuerzo y la deformación es lineal.

� Límite de elasticidad: más allá de este límite el material no recupera su forma original al ser descargado, quedando con una deformación permanente.

� Punto de cadencia: aparece en el diagrama un considerable alargamiento o cadencia sin el correspondiente aumento de carga. Este fenómeno no se observa en los materiales frágiles.

� Esfuerzo último: máxima ordenada del diagrama esfuerzo – deformación.

� Punto de ruptura: cuanto el material falla.



A continuación se muestra el diagrama de esfuerzo- deformación: Diagrama esfuerzo – deformación

Ensayo de tracción: el ensayo de tracción de un material consiste en someter a una probeta normalizada a un esfuerzo axial de tracción creciente hasta que se produce la rotura de la probeta. Este ensayo mide la resistencia de un material a una fuerza estática o aplicada lentamente. Las velocidades de deformación en un ensayo de tensión suelen ser muy pequeñas. A continuación se muestra una gráfica que describe las características de una probeta:



IV. MATERIALES Y EQUIPOS

� Máquina para pruebas de tracción � Vernier � Probetas

V. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL.

� Medir en la probeta las dimensiones do y Lo. � Llevar la máquina de ensayo de tracción hasta la posición inicial � Montar la probeta en la máquina. � Aplicar la carga lentamente



VI. CALCULOS.

Antes y después de someter la barra de acero a tracción se pudo obtener los siguientes datos de la muestra:

1. Ensayo en la platina

.

Datos Para La Tracción

Esfuerzo De Fluencia

�

�=

� ��.��

��.�� = 368.41��

Esfuerzo De Tracción

!"�

=81120.6%

168.3&& = 482��

Esfuerzo De Rotura

!"�

=62634.8%

168.3&& = 372.16��

Espesor inicial 6.6 mm

Espesor final 4.6 mm

Ancho inicial 25.5 mm

Ancho fina 17 mm

Longitud inicial 267 mm

Longitud final 368 mm

Área inicial 168.3 mm2

Área final 78.2 mm2

F (N) 81120.6

�())) 101



Módulo De elasticidad

+"�

=%

168.3&& = ��

Porcentaje De Estricción

%" =168.3&& − 78.2mm2

168.3&& ∗ 100% = 53.54%

Alargamiento Porcentual

%1 =368mm− 267mm

267mm∗ 100% = 37.82%

2. Ensayo en la varilla A-36



!"�

=240069.39%

506.7&& = 473.79��

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

90000

-20 0 20 40 60 80 100 120

fue

rza

deformacion

Diámetro inicial 24.5mm

Diámetro final 21.3 mm


Longitud final 350.8 mm



F (N) 319582.27

�())) 50.8




!"�

=319582.27%

506.7&& = 630.713��

Esfuerzo De Rotura

!"�

=290343,4%

506.7&& = 573��


+"�

=%

506.7&& = ��


%" =506.7&& − 356.3mm2

506.7&& ∗ 100% = 29.68%


%1 =350.8mm− 300mm

300mm∗ 100% = 16.93%

0

50000

100000

150000

200000

250000

300000

350000

0 20 40 60 80 100

Fu

erz

a

Deformacion



Ensayo en barra normalizada



!"�

=5462.23%

124.68&& = 43.81��


!"�

=101607.59%

124.68&& = 814.947��

Esfuerzo De Rotura

!"�

=92613,15%

124.68&& = 742.8��


+"�

=%

124.68&& = ��


%" =124.68&& − 106.59mm2

124.68&& ∗ 100% = 14.5%


%1 =62.6mm− 55.45mm

55.45mm∗ 100% = 12.89%

Diámetro inicial 24.5mm






F (N) 101607.59

�())) 7.15



Barra A-36 después de ser sometida ya al ensayo de tracción



!"�

=7269.5%

411.87&& = 17.65��


!"�

=327855.5%

411.87&& = 796.017��

Esfuerzo De Rotura

!"�

=284011,68%

411.87&& = 689.56��

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

-1 0 1 2 3 4 5 6 7 8

Fu

erz

a

Deformacion

Diámetro inicial 22.9 mm


Longitud inicial 153.6 mm




F (N) 327855.5

�())) 10.55




+"�

=%

411.87&& = ��


%" =411.87&& − 363.05mm2

411.87&& ∗ 100% = 11.85%


%1 =164.15mm− 153.6mm

153.6mm∗ 100% = 6.86%

0

50000

100000

150000

200000

250000

300000

350000

-10 0 10 20 30 40

Fu

erz

a

Deformacion



Material %L %A E

(N/mm²)

�f

(N/mm²)

�t

(N/mm²)

�u (N/mm²)

Platina

37.82 53.54 368.41 482 372.16

varilla A-36

16.93 29.68 473.79 630.713 573

barra normalizada

12.89 14.5 43.81 814.947 742.8

varilla A-36 deformada

6.86 11.85 17.65 796.017 689.56

VII. CONCLUSIONES � Las fuerzas aplicadas en los materiales de manera gradual, a una tasa

determinada, se presentan deformaciones que pueden ser permanentes y ocasionan pérdida de propiedades mecánicas en el material.

� Las propiedades intrínsecas de los materiales condicionan las reacciones que estos tengan frente a factores externos del medio, como cargas, agentes ambientales.



REGISTROS FOTOGRAFICOS



IMPACTO EN METALES.

RESUMEN Los ensayos dinámicos de choque se realizan generalmente en máquinas denominadas péndulos o martillo pendulares, en las que se verifica el comportamiento de los materiales al ser golpeados por una masa conocida a la que se deja caer desde una altura determinada, realizándose la experiencia en la mayoría de los casos, de dos maneras distintas el método Izod y el método Charpy. En ambos casos la rotura se produce por flexionamiento de la probeta, por lo que se los denomina flexión por choque.

Palabras Clave: flexionamiento, Péndulo, martillo.

ABSTRAC The dynamic tests are generally performed in shock machines called pendulums or pendulum hammer, which verifies the behavior of materials when struck by a known mass which is dropped from a certain



height, performing the most experience cases, in two different ways Izod method and the Charpy method. In both cases the failure occurs by flexing of the probe, so they are called impact bending.

Keywords: flexing, Pendulum hammer.

I. INTRODUCCIÓN

Si bien los ensayos estáticos de tracción permiten conocer la capacidad de resistencia y deformabilidad de un metal cuando se lo somete a un esfuerzo progresivo, aplicado lentamente, estas propiedades pueden variar según la naturaleza de las cargas y condiciones de trabajo a que se halle sometido. Es por ello, que en muchos casos deben considerarse los factores que inciden en la destrucción de la pieza de acuerdo al empleo práctico del mecanismo o estructura a la que pertenece; ya veremos, por ejemplo, que si el metal soporta tensiones dinámicas sucesivas (fatiga) o estáticas a elevadas temperaturas (creep), la fractura se origina al disminuir su resistencia, en cambio en elementos sometidos a efectos exteriores instantáneos o variaciones bruscas de las cargas, su falla se produce generalmente al no aceptar deformaciones plásticas o por fragilidad, aún en aquellos metales considerados como dúctiles. En estos casos, es conveniente analizar el comportamiento del material en experiencias de choque o impacto.

Siendo las solicitaciones de choque o impacto de aplicación prácticamente instantánea, las ondas de tensión generadas pueden no propagarse, provocando la rotura por deformaciones localizadas. Por lo expuesto, las propiedades mecánicas de los materiales sometidos a efectos dinámicos de choque se ven sensiblemente modificadas, aunque los mecanismos de deformación plástica presumiblemente no varían con el modo de aplicación de la carga.

Estos hechos nos dicen que, si bien el ensayo de tracción estático nos da valores correctos de la ductilidad de un metal, no resulta preciso para determinar su grado de tenacidad o fragilidad en condiciones variables de trabajo. Es por lo mismo que al calcular la Capacidad de Trabajo de Deformación, partiendo de un diagrama de tracción, aclaramos que su



magnitud sólo es una medida comparativa y aproximada de la tenacidad y módulo de resiliencia del metal.

Los ensayos de choque determinan, pues, la fragilidad o capacidad de un material de absorber cargas instantáneas, por el trabajo necesario para producir la fractura de la probeta de un solo impacto. Este nuevo concepto tampoco nos ofrece una propiedad definida del material, sino que constituye un índice comparativo de su plasticidad, con respecto a las obtenidas en otros ensayos realizados en idénticas condiciones, dado que no admite otra condición de comparación o semejanza. Por lo tanto, deben tenerse muy en cuenta los distintos factores que producen el efecto fragilizante.

Otra aplicación del ensayo dinámico de choque es la de comprobar los distintos grados de revenido que pueden alcanzarse en los aceros, como también verificar el correcto recocido o forjado de los mismos, lo que muchas veces no es posible deducir de ensayos estáticos, pues dan valores similares hasta para aquellos mal tratados. En estos casos, el tratamiento defectuoso se pone de manifiesto en las pruebas de impacto sobre probetas entalladas, al obtener valores muy inferiores de su resiliencia.

OBJETIVO GENERAL

� Determinar la capacidad de un material para absorber energía antes de fracturarse bajo la acción de una carga de impacto.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

� Conocer el funcionamiento y manejo de la Máquina para Ensayos de

Impacto.

� Determinar cómo influye el %C en la tenacidad de los materiales ferrosos.

� Determinar cómo influye la temperatura en la tenacidad de los materiales.

� Conocer la influencia de concentradores de esfuerzo.

� Diferenciar la fractura de materiales frágiles y dúctiles.



� Conocer las diferentes pruebas de impacto.

II. MARCO TEÓRICO Los ensayos dinámicos de choque se realizan generalmente en máquinas denominadas péndulos o martillos pendulares, en las que se verifica el comportamiento de los materiales al ser golpeados por una masa conocida a la que se deja caer desde una altura determinada, realizándose la experiencia en la mayoría de los casos, de dos maneras distintas según que la probeta rompa por flexionamiento (flexión por choque) o que su rotura se alcance por deformación longitudinal (tracción por choque). Los valores obtenidos en este ensayo son únicamente comparables, en materiales con propiedades similares ya sean siempre dúctiles o frágiles, cuando se realizan sobre el mismo tipo de probeta y en idénticas condiciones de ensayo. La máquina de ensayo determinará el trabajo absorbido por el material cuando éste es roto de un solo golpe por la masa pendular y su valor en kgmf o Joule, o relacionándolo con la sección o volumen de la probeta, según el método nos indicará la resistencia al choque o capacidad del material para absorber cargas dinámicas de impacto (resiliencia). El principio de funcionamiento de las máquinas utilizadas es el que ilustra esquemáticamente la figura 3, en donde una masa o peso G asegurada a una barra que puede girar libremente sobre un eje 0, es elevada a una altura h1, desde su posición vertical de reposo, la que también es posible indicar por el ángulo α1



III. MATERIALES Y EQUIPOS

� Péndulo de Charpy � Probadores de Impacto (Acero, Aluminio, Hierro Fundido) � Calibrador



IV. PROCEDIMIENTO.

� Verificar que el plano de simetría del péndulo y la probeta coincida � Subir el brazo de la máquina a su máxima altura y fijarlo con el gancho

de seguridad. � Colocar la probeta en los apoyos de la máquina de tal modo que reciba

el impacto del péndulo sobre la cara opuesta a la entalladura. � Bajar lentamente el péndulo y asegurarse de que el plano de simetría de

la probeta coincida con el plano de oscilación del péndulo � Llevar el péndulo a la posición inicial � Liberar el péndulo � Tomar la lectura del ángulo final y la energía absorbida � Repetir este procedimiento con las demás probetas

V. EVALUACIÓN � Calcular la energía absorbida (E) por cada probeta.

� Calcular la energía absorbida por unidad de área para cada una de las probetas.

� Determinar cuál material absorbe más energía por unidad de área y cómo afecta el porcentaje de carbono a la tenacidad.

� Analizar la fractura de cada probeta y determine las características de cada una.

� Dibujar la forma de la fractura típica de un material dúctil y de un material frágil. Diferenciar entre las características de cada una.

� Describir brevemente los tipos de ensayos de impacto más utilizados.

� Describir los tipos de probetas utilizados en los ensayos de impacto. Incluir las dimensiones estándares de cada una.

� Enunciar las condiciones que deben tener las máquinas y las probetas para poder obtener propiedades que se puedan certificar.



� Describir las limitaciones de los diferentes ensayos de impacto.

TABLA DE DATOS Tabla No 1. Datos ensayo de impacto material energia (joule) perdida de energia (joule) energia total (joule)

10,2 0,6 9,6

14,9 0,6 14,3

1,9 0,6 1,3

4,1 0,6 3,5

1,3 0,6 0,7

madera

acero

Fuente: datos obtenidos en el laboratorio

MATERIAL a (mm) b (mm) α2 (º) Ee (J)

6 5,5 70 9,6

6 5,5 70 14,3

7 6 70 1,3

7,6 6,3 70 3,5

6,7 6,4 70 0,7

acero

madera

ANALISIS DE LOS RESULTADOS

Cálculos:

" = � ∗ 4

51 = 6(1 + 89:(∝ 1 − 90))

PARA EL ACERO 160° → 15>

7° → ?



? = 15>– 0,65625>

? = 14, 3437>

• energía con la probeta. Perdida de energía.

" = 6&& ∗ 5.5&&

" = 33&&2

51 = 390(1 + 89:(161 − 90)) = 758.75&&

AB = C(D − EFGHB)

I2 = �JK89:(L

6)

? = 689:(I1 − 90)

? = 390&&89:(161 − 90)

? = 368.7&&

I2 = �JK89:(L

6)

I2 = �JK89:(368,7&&

390&&)

I2 = 700

52 = 390&&(1 − MN8700)

52 = 256.61&&



AO = AD −AB

53 = 758.75 − 256.6

53 = 501.4&&

E =mgh3

E =wh3

P = 20.1% ∗ 0.5014& = 10.078>

Calcular la energía absorbida por unidad de area.

K= QRSG

�

Kacero1= T.UV

OO))B= W. BTWTWTJ/mm2

Kacero2=

DZ.OV

OO))B = W. ZOOOJ/mm2

Kmadera1= D.OV

ZB))B= W. WOWT[BJ/mm2

Kmadera2= O.[V

Z\.]]))B= W. W\OWJ/mm2

Kmadera3=

W.\V

ZB.]]))B= W. WDUOJ/mm2

CUESTIONARIO

Determinar cuál material absorbe más energía por unidad de área

De acuerdo a los datos obtenidos en la tabla 1 el material que más absorbe energía es el acero, debido a que en promedio absorbe 0.3621J mientras que la madera absorbe mucho menos. La tenacidad Es la capacidad que tiene un



material de absorber energía sin dejarse fisura. La más común es la resistencia al impacto. La tenacidad de un material está dada por la baja probabilidad de formación de carburos, es el caso contrario de la resistencia al desgaste; por lo tanto entre menor sea el porcentaje de carbono y elementos formadores de carburos el material será más tenaz.

Dibujar la forma de la fractura típica de una material dúctil y de un material frágil. Diferenciar entre las características de cada una.

Fractura de material dúctil: La fractura dúctil comienza con la formación de un cuello y la formación de cavidades dentro de la zona de estrangulamiento. Luego las cavidades se fusionan en una grieta en el centro de la muestra y se propaga hacia la superficie en dirección perpendicular a la tensión aplicada. Cuando se acerca a la superficie, la grieta cambia su dirección a 45° con respecto al eje de tensión y resulta una fractura de cono y embudo.

Anexo 3. Fractura Dúctil

Fractura de material frágil: La fractura frágil tiene lugar sin una apreciable deformación y debido a una rápida propagación de una grieta. Normalmente



ocurre a lo largo de planos cristalográficos específicos denominados planos de fractura que son perpendiculares a la tensión aplicada.

Anexo 4. Fractura Frágil.

Describir brevemente los tipos de ensayos de impacto mas utilizados

• Ensayo de impacto con máquina de Izod :En el método Izod la probeta se coloca en voladizo y en posición vertical, siendo asegurada por la mesa de apoyo de modo tal que la entalladura quede en el plano de las mordazas; en estas condiciones el extremo del martillo golpea al material a 22mm de las mismas, como indica la figura anterior, pudiendo realizarse más de un ensayo sobre la misma probeta, también puede construirse de sección circular, que presenta la ventaja de que permite determinar la energía de rotura sobre caras o generatrices opuestas y a diferentes profundidades de la muestra.



• Ensayo de Charpy: consiste en una muestra del material que se va a ensayar, en forma de una barra cuadrada, la cual puede contener o no una muesca en forma de V, ya que éstas miden de mejor manera la resistencia del material a la propagación de la fractura. Tal muestra se golpea con un péndulo oscilante, calibrado y así, se obtiene la energía absorbida. En el ensayo, el péndulo, parte de una altura Ho, gira describiendo un arco, golpea y rompe la muestra del material, alcanzando una elevación final Hf. Conociendo la elevación inicial y final del péndulo, se puede obtener la diferencia de energía potencial. Esta diferencia es la energía de impacto absorbido por la muestra durante la ruptura. La energía se expresa generalmente en pie-libras (pie.lbf) o Joule (J), donde 1 pie.lbf =1.356J, esta energía corresponde al área bajo la curva de la gráfica esfuerzo - deformación. La capacidad de un material para resistir el impacto suele denominarse tenacidad del material.

• Péndulo astec: El péndulo Baldwin de la casa SATEC Systems (USA permite realizar ensayos de flexión por choque según los métodos de Charpy e Izod y tracción por choque, con dos posiciones del martillo para alcances de 325,4 Joule (33,81 Kgfm) o bien 135,6 Joule (13,825 Kgfm), según los métodos.

La apreciación de la lectura de energía absorbida por la probeta resulta de 2 Joule/div. y de 1Kgfm/div, según el sistema de medida.

El martillo se sujeta en la posición de ensayo, según la energía requerida, mediante una palanca que al destrabarse lo deja en libertar al impacto. La misma palanca permite accionar un sistema de freno a cinta para detener al golpeador una vez alcanzada la rotura.

La energía de ensayo será la necesaria para producir la fractura del material en un solo golpe y quedará indicada, en el cuadrante del péndulo, por una aguja arrastrada por otra fija solidaria al eje del golpeador.

• Dureza Brinell : En el ensayo de dureza Brinell una bola penetradora de cierto diámetro D, es presionada a la superficie de la pieza de prueba, usando una presión pre-estipulada F, y el diámetro de la penetración en el material (d) es medida después que la fuerza ha sido removida. El tiempo de la aplicación inicial de la fuerza varia de 2 a 8 segundos, y el ensayo de fuerza es mantenido por 10 a 15 segundos



El número de la dureza Brinell se obtiene de dividir la fuerza del Test por el área del casquete esférico grabado por el penetrador y el diámetro de la huella impresa en la pieza de prueba. Hay una mayor ampliación en este método en la página 6 del marco teórico.

• El ensayo de ISO: El péndulo consiste de un martillo montado en el extremo de un miembro relativamente ligero, el extremo superior del cual está montado en chumaceras de balas en un poste atornillado a un zoclo de hierro fundido. El péndulo golpea la probeta, la cual se sujeta para fungir como un voladizo vertical de 10X10 mm de sección y 75 mm de largo que lleva una ranura normal de 45º y 2 mm de profundidad. La elevación angular del péndulo después de la ruptura de la probeta o la energía para fracturar la probeta se indica en una escala graduada por un indicador de fricción. Algunos experimentadores prefieren esta máquina a la de Charpy, pues en la primera la pieza de ensayo no es esforzada en la región de la ranura por la presión del tornillo opresor.

Describir los tipos de probetas utilizados en los ensayos de impacto. Incluir las dimensiones estándar

Estas son las piezas que van a ser sometidas a fuerzas, impactos o torsiones, en los diferentes ensayos pertinentes a la resistencia de materiales. Aunque ciertos requerimientos fundamentales pueden establecerse y ciertas formas de probeta se acostumbran usar para tipos particulares de ensayos, las probetas para ensayos de tensión se hacen en una variedad de formas. La sección transversal de la probeta es redonda, cuadrada o rectangular. Para los metales, si una pieza de suficiente grueso puede obtenerse de tal manera que pueda ser fácilmente maquinada, se usa comúnmente una probeta redonda; para láminas y placas en almacenamiento se emplea una probeta plana. La porción central del tramo es usualmente (no siempre), de sección menor que los extremos para provocar que la falla ocurra en una sección donde los esfuerzos no resulten afectados por los dispositivos de sujeción. La nomenclatura típica para las probetas de tensión se puede ver en el siguiente dibujo; el tramo de calibración es el tramo marcado sobre el cual se toman las mediciones de alargamiento o extensómetro.



Probeta cilíndrica:

a: sección reducida b: tramo de calibración r: radio del filete o bisel

Probeta rectangular:

ao: ancho de la probeta bo: espesor de la probeta.

La probeta tipo según ISO y normativa europea es de sección cuadrada de 10mm de lado y 55mm de longitud colocándose con una distancia entre apoyos de 40mm. La entalla es de los tipos bulbo y cilíndrica con una profundidad de 5mm, ancho máximo de 2 mm y una superficie de rotura de 10×5 mm². En la norma ASTM E23 o Charpy-V la probeta es de iguales dimensiones y distancia entre apoyos que la anterior pero la entalla es triangular formando las caras un ángulo de 45º, con una profundidad de 2mm y redondeo en el fondo de la entalla de 0,25 mm de radio. La norma DIN 50115 emplea probetas similares a las ISO pero de menos profundidad (3 mm la DVM y 2 mm la DVMK). La entalla de las probetas ISO, equivalentes a la norma BS 131 (V) son triangulares con las dimensiones de la Charpy-V.

Enunciar las condiciones que deben tener las máquinas y las

probetas para poder obtener propiedades que se puedan certificar

CONDICIONES DE LAS MÁQUINAS DE PRUEBAS

A fin de que la energía perdida en la máquina a causa de movimientos, giros y vibraciones sea despreciable, su construcción debe ser muy rígida y estable.



Para que la probeta quede sometida únicamente a flexión, el plano de oscilación del péndulo debe ser vertical, perpendicular al eje de la probeta y pasar por el punto medio entre apoyos de la misma; de esta forma el choque tiene lugar en el plano de simetría longitudinal de la entalla.

CONDICIONES DE LAS PROBETAS:

Probetas para ensayo de Charpy:



Describir las limitaciones de los diferentes ensayos de impacto

El ensayo de impacto ideal sería uno en el cual toda la energía de un golpe se transmitiera a la probeta. En realidad este ideal nunca se alcanza; siempre se pierde alguna energía por fricción, por deformación de los apoyos y la masa de golpeo, y por vibración de varias partes de la máquina de ensaye.

Describir las características del péndulo Izod

Es un péndulo especial para la realización de resiliencia y determinación de la fragilidad o resistencia que opone un material a la rotura expresada en Julios. El Péndulo mide la energía residual existente después de la rotura, es decir la diferencia entre la energía total desarrollada por el péndulo y la absorbida por el material. De acuerdo con las normas: ASTM.E-23 y EN-10045-1 Así mismo cumple con las normas DIN 50.115, ISO/R 83-1959 e ISO/R 148. Puede realizar ensayos según IZOD, DVM, VGB y TRACCIÓN POR CHOQUE. En el método Izod la probeta se coloca en voladizo y en posición vertical, siendo asegurada por la mesa de apoyo de modo tal que la entalladura quede en el plano de las mordazas; en estas condiciones el extremo del martillo golpea al material a 22 mm de las mismas, pudiendo realizarse más de un ensayo sobre la misma probeta, cuando se emplean las de la figura 1, la que también puede construirse de sección circular, que presenta la ventaja de que permite determinar la energía de rotura sobre caras o generatrices opuestas y a diferentes profundidades de la muestra La probeta estándar Izod es la indicada en la figura 1, pudiéndose emplear la redonda de la figura 2, que da resultados similares y, por lo tanto, comparables con los obtenidos con la normal, presentando la ventaja sobre ésta de su mayor facilidad de maquinado.



Figura 1

Figura 2

En estas pruebas, los valores de ensayos se dan directamente por la energía de Impacto en kgfm o Joule, no siendo recomendable su uso para temperaturas distintas de la ambiente. Para las probetas Izod se sujeta de forma horizontal y es golpeada a una velocidad de 11.5 ft/s. Por lo general Las probetas y los ensayos se realizan según las normas: - Método Charpy: Norma ISO 179. - Método Izod: Norma ISO 180. A continuación se muestra los elementos que componen el Ensayo de Impacto

mediante el péndulo Izod:

-Está montado sobre una estructura de perfiles de aluminio que proporciona gran rigidez. La estructura de aluminio está cubierta con un panel de acero pintado en pintura epoxy. - Péndulo: Está soportado por rodamientos y tiene un brazo de 330 mm de longitud. En uno de sus extremos podemos atornillar el martillo. El Martillo Izod se utiliza para golpear sobre probetas empotradas verticalmente.

� Ángulo inicial: 150º.



� Energía Potencial Izod: 8,5 J. -Mordaza Izod. Compuesta por los accesorios necesarios para sustentar las probetas, según la norma ISO 180. -Llaves allen de 4 mm, para ajustar las probetas en las mordazas. -Disco graduado sobre el que se desplaza una aguja que indicará la energía utilizada para la rotura de la probeta. -Probetas de ensayo fabricadas en distintos materiales plásticos: Tienen una entalla para facilitar la ruptura. Están fabricadas en PVC, PTFE y Metacrilato.

� Tienen unas dimensiones de 80 mm de longitud y una sección transversal de 10 mm x 4 mm.

-Sistema de accionamiento del péndulo en la posición de partida del ensayo. Cubierta de protección transparente que permite la visualización del experimento con seguridad.

CONCLUSIÓN

En la realización de este experimento se logró determinar la cantidad de energía que puede absorber un material y la resistencia de estos al someterlos a cargas de impacto. La tenacidad es la energía total que absorbe un material antes de alcanzar la rotura, por acumulación de dislocaciones. Dicha característica es fundamental a la hora de seleccionar materiales que estén sometidos a cargas repetidas constantes. Para los aceros, se comprobó en el comportamiento de estos, porqué es que son tan usados y difundidos desde la industria pesada, y la mayoría de industrias, ya que es un material con un buen grado de dureza y gran resistencia. A partir del análisis de los resultados se pudieron establecer características de los materiales e identificar cual absorbe mayor energía. Así mismo se puso en práctica los conocimientos adquiridos en clase para los respectivos cálculos. Cabe destacar los errores experimentales que son producto de factores como la calibración, la posición y lectura del observador, factores ambientes como la temperatura, entre otros.



ENSAYO DE FLEXIÓN EN METALES. .

Resumen—El ensayo se realiza con el deformimetro y se analizará el comportamiento de placas metálicas y placas de madera sometidas al ensayo de flexión. Se denomina flexión al tipo de deformación que presenta un elemento estructural alargado en una dirección perpendicular a su eje longitudinal. El término "alargado" se aplica cuando una dimensión es dominante frente a las otras. Un caso típico son las vigas, las que están diseñadas para trabajar, principalmente, por flexión. Igualmente, el concepto de flexión se extiende a elementos estructurales superficiales como placas o láminas.

Palabras Clave: Deformimetro, Flexión, vigas. Abstract—the test is performed with the strain gauge and analyzes the behavior of metal plates and plates of wood subject to bending test. Is called the type of bending deformation which presents an elongate structural element in a direction perpendicular to its



longitudinal axis. The term "extended" applies when a dimension is dominant over the other. A typical case is the beams, which are designed to operate mainly by bending. Similarly, the concept extends bending surface structural elements such as plates or sheets.

Keywords: strain gauge, bending, beams.

I. INTRODUCCIÓN. El esfuerzo de flexión puro o simple se obtiene cuando se aplican sobre un cuerpo pares de fuerza perpendiculares a su eje longitudinal, de modo que provoquen el giro de las secciones transversales con respecto a los inmediatos. Sin embargo y por comodidad para realizar el ensayo de los distintos materiales bajo la acción de este esfuerzo se emplea generalmente a las mismas comportándose como vigas simplemente apoyadas, con la carga concentrada en un punto medio (flexión practica u ordinaria). En estas condiciones además de producirse el momento de flexión requerido, se superpone al un esfuerzo cortante, cuya influencia en el cálculo de la resistencia del material varia con la distancia entre apoyos, debido a que mientras los momentos flectores aumentan o disminuyen con esta, los esfuerzos cortantes se mantienen constantes, como puede comprobarse fácilmente en la figura, por lo que será tanto menor su influencia cuanto mayor sea la luz entre apoyos. Es por esta razón que la distancia entre los soportes de la probeta se ha normalizado convenientemente en función de la altura o diámetro de la misma, pudiendo aceptar entonces que la acción del esfuerzo de corte resulta prácticamente despreciable. Para ensayos más precisos la aplicación de la carga se hace por intermedio de dos fuerzas con lo que se logra “flexión pura”.



II. OBJETIVOS.

General � Obtener el módulo de elasticidad de los materiales ensayados

Específicos

� Conocer el funcionamiento y manejo de la máquina. � Utilizar adecuadamente el extensómetro y el vernier. � Estudiar las características de la fractura por flexión en los

materiales dúctiles y frágiles. � Determinar la relación entre carga y deflexión para los materiales

ensayados. � Determinar la relación entre longitud y deflexión para los materiales

ensayados. � Comparar los resultados para los materiales ensayados. III. MARCO TEORICO

La flexión pura se refiere a la flexión de un elemento bajo la acción de un momento flexionante constante. Cuando un elemento se encuentra sometido a flexión pura, los esfuerzos cortantes sobre él son cero. Un ejemplo de un elemento sometido a flexión pura lo constituye la parte de la viga entre las dos cargas puntuales P. El diagrama de cortantes (V) ilustra que en la parte central de la viga no existen fuerzas cortantes ya que está sometida únicamente a un momento constante igual a P.d. Las partes de longitud d no se encuentran en flexión pura puesto que el momento no es constante y existen fuerzas cortantes. Para poder determinar los esfuerzos producidos en un elemento sometido a flexión, es necesario realizar primero un estudio de las deformaciones normales producidas sobre la sección transversal del elemento.



En la vida práctica son pocos los elementos que se encuentran sometidos a flexión pura. Por lo general los miembros se encuentran en flexión no uniforme lo que indica que se presentan de forma simultanea momentos flectores y fuerzas cortantes. Por lo tanto se hace necesario saber que sucede con los esfuerzos y las deformaciones cuando se encuentran en esta situación. Para ello se deben conocer las fuerzas internas que actúan sobre los elementos determinándolas para la obtención de los diagramas de momentos flectores y fuerzas cortantes que actúan sobre un elemento dado.

IV. MATERIALES Y EQUIPOS.

• Máquina para ensayo de flexión • Extensómetro • Vernier • Probetas

V. PROCEDIMIENTO.

Parte A

� Medir las dimensiones de la probeta � Colocar la probeta en los apoyos con un claro L de 600 mm � Colocar el dispositivo de carga en el centro � Montar el extensómetro y calibrarlo � Aplicar la carga desde 0 a 20N con incremento de 5N � Leer las deflexiones correspondiente a cada tabla � Repetir procedimiento con los siguientes materiales

Parte B

� Disminuir la distancia entre los apoyos de la viga a 500 mm � Aplicar una carga de 10 N, leer y tabular la deflexión para todos los

materiales � Disminuir la distancia cada 100 mm hasta llegar a 300 mm.



VI. CALCULOS:

1. Barra de acero 10-45 con ^ = 0.6&,_`á&9bJN = 0.008&, c = 2.0106 ∗ 10d��(&�)y K = 0.004&.

Calculo del momento máximo, esfuerzo por flexión y módulo de elasticidad a 100mm de distancia entre apoyo a. y la carga

Fuerza (N) Deformación(m) Momento máximo(N*m)

Esfuerzo por flexión σ

Módulo de elasticidad E(N/m2)

5 0,0001524 0,416666667 8289321,677 7,3429E+11

10 0,000381 0,833333333 16578643,35 5,87432E+11

15 0,0007366 1,25 24867965,03 4,55766E+11

20 0,001143 1,666666667 33157286,71 3,91621E+11

25 0,0014224 2,083333333 41446608,39 3,9337E+11





5 0,0005588 0,666666667 13262914,68 2,00261E+11

10 0,0011176 1,333333333 26525829,37 2,00261E+11

15 0,0016764 2 39788744,05 2,00261E+11

20 0,0024892 2,666666667 53051658,73 1,79826E+11

25 0,0031242 3,333333333 66314573,42 1,79095E+11




2. Barra de acero 10-20 con longitud ^ = 0.6&, _`á&9bJN0.0079& c = 1.91196 ∗

10d��(&&�) y K = 0.00395&.


Fuerza (N) Deformación(m) Momento máximo(N*m) Esfuerzo por flexión σ


5 0,0000254 0,416666667 8608107,47 4,63309E+12

10 0,0003048 0,833333333 17216214,94 7,72181E+11

15 0,0004572 1,25 25824322,41 7,72181E+11

20 0,0005588 1,666666667 34432429,88 8,4238E+11

25 0,000635 2,083333333 43040537,35 9,26618E+11




5 0,0006096 0,75 14920779,02 1,83573E+11

10 0,0012192 1,5 29841558,04 1,83573E+11

15 0,0018034 2,25 44762337,06 1,86158E+11

20 0,0023876 3 59683116,08 1,87478E+11

25 0,0029718 3,75 74603895,1 1,8828E+11







5 0,000381 0,666666667 13772971,95 3,08873E+11

10 0,0005334 1,333333333 27545943,9 4,41247E+11

15 0,0011938 2 41318915,85 2,95729E+11

20 0,0015494 2,666666667 55091887,81 3,03809E+11

25 0,0019812 3,333333333 68864859,76 2,96993E+11


Fuerza (N) Deformación(m) Momento máximo(N*m) Esfuerzo por flexión σ


5 0,0002286 0,75 15494593,45 5,14788E+11

10 0,0005334 1,5 30989186,89 4,41247E+11

15 0,0011684 2,25 46483780,34 3,02158E+11

20 0,0012954 3 61978373,78 3,6338E+11

25 0,001397 3,75 77472967,23 4,2119E+11

3. Barra de cobre con longitud ^ = 0.6&, _`á&9bJN0.00954& c = 4.06596 ∗ 10d��(&&�)

y K = 0.00477&.


FUERZA Deformación(m) Momento máximo(N*m) Esfuerzo por flexión σ


5 0,0001524 0,416666667 4888142,186 3,63107E+11

10 0,0003302 0,833333333 9776284,372 3,35175E+11

15 0,0004572 1,25 14664426,56 3,63107E+11

20 0,0006096 1,666666667 19552568,74 3,63107E+11

25 0,000889 2,083333333 24440710,93 3,11234E+11




FUERZA Deformación(m) Momento máximo(N*m)



5 0,000381 0,666666667 7821027,498 1,45243E+11

10 0,000508 1,333333333 15642055 2,17864E+11

15 0,0009398 2 23463082,49 1,76646E+11

20 0,001143 2,666666667 31284109,99 1,93657E+11

25 0,0012954 3,333333333 39105137,49 2,13592E+11


FUERZA Deformación(m) Momento máximo(N*m)



5 0,000508 0,75 8798655,935 1,08932E+11

10 0,0010668 1,5 17597311,87 1,03745E+11

15 0,0016256 2,25 26395967,8 1,02124E+11

20 0,0022098 3 35194623,74 1,00167E+11

25 0,002794 3,75 43993279,67 99029095758

NOTA: Anexo a este trabajo se encuentran unas tablas de Excel de donde se obtuvieron los valores aquí mostrados.



FLEXIÓN EN VIGAS

Material Dimensiones( mm) Fuerza (N) Esfuerzo por flexión Madera e�89 = 37.1

"^bfJ� = 47.31N:g`bf_ = 600

= 9186

Varilla h`á&9bJN∮ = 13.05 1N:g`bf_ = 600

= 2670

Flexión en viga de madera

c =4 ∗ ℎ�

12= 327171.9676&&�

= 9186%

6" = 6e = 4593%

�&�L = 1377900% ∗ &&

k =� ∗ M

c=(1377900% ∗ &&) ∗ 23.65&&

327171.9676&&� = 99.60��

Flexión en viga de hierro

c =l∮

�

64= 1630.4&&�

= 2670%

6" = 6e = 1335%

�&�L = 400500% ∗ &&

k =� ∗ M

c=(400500% ∗ &&)6.525&&

1630.4&&� = 1602.835��



VII. CONCLUSIONES.

� A partir de la adecuada utilización del deformimetro, se pueden determinar las flexiones respectivas para diversos materiales constructivos, sean acero, Aluminio, entre otros. Y así, determinar la deflexión o la deformación producida por cargas en cualquier punto de la probeta o viga y el comportamiento que toma esta en los demás puntos.

� La flexión en una probeta sometida a un ensayo de esta naturaleza, dependerá directamente de su dureza y de la carga aplicada sobre esta. El ensayo de flexión se puede aplicar a cualquier material. Pero para la ejecución de prácticas a nivel universitario se debe escoger probetas cuyo materiales no sean tan dúctiles de poca dureza si se quiere obtener mejores resultados. Una pieza está sometida a flexión cuando las fuerzas que actúan sobre ella lo hacen en sentido perpendicular a su eje longitudinal y tienden a curvarla. El ensayo de flexión no es para determinar la resistencia última de los aceros dúctiles, porque normalmente este ensayo se suele utilizar para piezas de alta fragilidad. En este ensayo el módulo de elasticidad debe ser determinado por la inclinación de la recta secante a la curva tensión-deformación



ESFUERZO CORTANTE.

Resumen— En este laboratorio se mostraran los esfuerzos producidos platinas, de acero A36, unidas mediante pernos y soldaduras sometidas a unas cargas. Definiéndose esfuerzo cortante al esfuerzo interno de un elemento producido por fuerzas internas del mismo.

Palabras Claves: esfuerzos, cortante pernos. Abstract— in this laboratory the produced efforts were showing themselves slides, of steel A36, joined by means of spikes and welds submitted to a few loads. Shear force being defined to the internal effort of an element produced by internal forces of the same one Keywords: Efforts, butcher spikes



I. INTRODUCCIÓN.

En este laboratorio se utilizó un acero A36 el cual es una aleación de acero. Posee una densidad de 7850 kg/m³ (0.28 lb/in³).En barras, planchas y perfiles estructurales con espesores menores de 8 plg tiene un límite de fluencia mínimo de 250 MPA (36 ksi), y un límite de fractura mínimo de 410 MPa (58 ksi). Las planchas con espesores superiores de 8 plg tienen un límite de fluencia mínimo de 220 MPA (32 ksi), y el mismo límite de fractura.

Tipo de uniones:

La soldadura: es un proceso de fabricación en donde se realiza la unión de dos materiales, en su mayoría logrado a través de la coalescencia (fusión), en la cual las piezas son soldadas fundiendo ambas y pudiendo agregar un material de relleno fundido (metal o plástico), para conseguir un baño de material fundido (el baño de soldadura) que, al enfriarse, se convierte en una unión fija.

Con Pernos: Los pernos están relacionados con los tornillo pero tiene un extremo de cabeza redonda, una parte lisa, y otro extremo roscado para la chaveta, tuerca, o remache, y se usa para sujetar piezas en una estructura, por lo general de gran volumen.



II. OBJETIVOS

GENERAL Estudiar las consecuencias de los efectos cortantes producidos por cargas axiales en platinas ya sea que estén unidos por pernos o mediante soldadura ESPECÍFICOS

� Reconocer cuando un material se encuentra bajo esfuerzo cortante o de aplastamiento.

� Definir los efecto de tanto de esfuerzos cortante como de aplastamiento.

III. MARCO TEORICO.

Se habla de esfuerzo cortante en un elemento cuando en este son aplicadas fuerzas transversales (figura 1a), y en el deberán existir fuerzas internas en el plano de la sección, dichas fuerzas son llamadas fuerzas cortantes. Este esfuerzo cortante se encuentra al dividir la fuerza cortante P entre el área A de

la sección trasversal, es decir el área del perno. Esfuerzo cortante es: m =n

.



Figura 1: Forma de las conexiones con perno cuando están sometidos a cortante

Esfuerzo de aplastamiento: Este es un esfuerzo de compresión entre dos áreas, tal como se muestra en las figuras siguientes.

Figura 2: Esfuerzos de apoyo o aplastamiento.

Para calcular el esfuerzo de aplastamiento, es necesario identificar el área que está sometida al aplastamiento, en la figura observamos que el área sometida a aplastamiento es dt, por lo tanto el esfuerzo de aplastamiento es: σb = P/dt. El aplastamiento tenderá a aumentar el área de contacto, pero también tenderá a adelgazar la lámina por la región lateral.

IV. PROCEDIMIENTO Para realizar en sayos en la máquina Universal de ensayos.

1. Calibración y sujeción de probeta, pasos: � Tomar las dimensiones iniciales de las probetas: Longitud, área

transversal, etc. Y trasladar los datos a las tablas respectivas. Si es necesario haga esquemas para ilustrar las dimensiones relevantes.

� Con la máquina encendida (previamente se debe calentar la máquina), pero en reposo, colocar la probeta en la máquina verificando su alineación con las mordazas y posición adecuada de mordazas y probeta.



� Asegúrese que la cruceta móvil, fija y marco de carga se encuentren en posición, al igual que el rango de carga.

� Coloque en posición el botón de encendido general (manecilla negra) panel eléctrico.

� Presionar botón de marcha (Star), con lo que el led verde encenderá. � Calibrar a cero los captadores. � Abrir la válvula de avance de velocidad. � Al finalizar la prueba, presionar el pulsador de paro rápido (stop) y

detener la máquina. 2. Anote directamente de los indicadores de la máquina las lecturas de

fuerza máxima y desplazamiento. 3. Trasladar los resultados a una tabla que el grupo diseñará para este

propósito. 4. Anote toda otra información y observación relevante para la

interpretación de resultados.

.Ensayo para las platinas unidas con pernos:

Material dimensiones Fuerza aplicada 98of9JpN(m) Platina e�889 = 25.5&&

"^bfJ� = 6.6&&

= 9085.801% 160.67��

perno h`á&9bJN = 6&& Tabla toma de dato 1: Ensayo de cortante

Para nuestro caso, debemos tener en cuenta, como se muestra en la figura 4, que la fuerza cortante F es la mitad de P, es decir P/2. Por lo que nos queda

que el esfuerzo cortante en este ensayo se halló con la fórmula: m =�

Figura 4: Forma de las conexiones con perno cuando están sometidos a cortante



Dónde: = 9.085801q%

Sabiendo que el diámetro del perno es: ∅=6mm

A=Área de uno de los pernos= s∅�

� =s(��)�

� = 28.27mm2

m =�

=

t��u.��

( �. v��)= 160.67MPa

V. CONCLUSION

� El esfuerzo cortante la fuerza producida es paralela al plano de acción y produce que los materiales rompan por una sección paralela al plano de acción, y el esfuerzo de aplastamiento es una fuerza aplicada en un campo de acción perpendicular al área produciendo que los materiales se compriman o se pandean.



REGISTROS FOTOGRAFICOS.



ENSAYO DE TORSIÓN EN METALES

I. Introducción

torsión en sí se refiere a un desplazamiento circular de una determinada sección transversal de un elemento cuando se aplica sobre éste un momento torsor o una fuerza que produce un momento torsor alrededor del eje . El ángulo de torsión varía longitudinalmente. El ensayo de torsión consiste en aplicar un par torsor a una probeta por medio de un dispositivo de carga y medir el ángulo de torsión resultante en el extremo de la probeta. Este ensayo se realiza en el rango de comportamiento linealmente elástico del material.

II. OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL

� Obtener el módulo de rigidez de los diferentes materiales ensayados.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS � Conocer el funcionamiento y manejo de la máquina para ensayo de

torsión. � Utilizar adecuadamente el extensómetro y el vernier.



� Estudiar las características de la fractura por torsión en materiales dúctiles y frágiles.

� Determinar la relación entre momento torsor y deformación angular para los materiales ensayados.

� Comparar los resultados obtenidos de los materiales ensayados.

III. MATERIALES Y EQUIPOS � Máquina para ensayo de torsión � Extensómetro � Vernier � Probetas

IV. PROCEDIMIENTO � Medir el diámetro de la probeta. � Fijar la probeta a las mordazas fijas y móviles de la máquina de torsión,

ajustándola con los tornillos de fijación. � Montar el extensómetro y calibrarlo en cero. � Aplicar una carga. � Leer el ángulo de torsión correspondiente y registrar el valor en la tabla � Repetir el procedimiento con distintos valores de carga.

V. EVALUACIÓN

� Calcular el momento polar de inercia para cada probeta ensayada y registrar el valor en la tabla.

� Para cada una de las cargas aplicadas calcular el torque producido, el ángulo de torsión en radianes y el módulo de rigidez, despejándolo de la ecuación del ángulo de torsión. Registrar los valores obtenidos en la tabla.

� Calcular el módulo de rigidez promedio para cada uno de los materiales ensayados.

� Elaborar una gráfica de momento torsor contra ángulo de torsión para cada uno de los materiales ensayados.

� Comparar los resultados obtenidos para los diferentes materiales. � Dibujar las fracturas de las probetas. � Determinar las características de la fractura dúctil y frágil por torsión.



VI. CALCULOS

Varilla 10-45

a) Momento polar de inercia

> =l ∗ h�

32=l ∗ 0.008�

32

> = 4.021238 ∗ 10d��&�

b) Angulo de torsión

Para 5 N

w =x

4=

0.8128

67.2= 0.01209J�_

Para 10 N

w =x

4=

1.8034

67.2= 0.02683J�_

Para 15N

w =x

4=

2.667

67.2= 0.03996J�_

Para 20 N

w =x

4=

3.6068

67.2= 0.05367J�_

Para 25 N

w =x

4=

4.445

67.2= 0.06614J�_

c) Torques

Para 5 N



y = 5% ∗ 0.01191& = 59.55 ∗ 10d�% ∗ &

Para 10 N

y = 10% ∗ 0.01191& = 119.1 ∗ 10d�% ∗ &

Para 15 N

y = 15% ∗ 0.019& = 178.65 ∗ 10d�% ∗ &

Para 20 N

y = 20% ∗ 0.01191& = 238.2 ∗ 10d�% ∗ &

Para 25 N

y = 25% ∗ 0.01191& = 297.75 ∗ 10d�% ∗ &

d) Módulo de rigidez

Para 5 N

z =(59.55 ∗ 10d�% ∗&) ∗ 0.6&

(0.01209J�_) ∗ 4.0212385 ∗ 10d��&�

z = 7.3493 ∗ 10tz��

Para 10N

z =(119.1 ∗ 10d�% ∗&) ∗ 0.6&

(0.02683J�_) ∗ 4.0212385 ∗ 10d��&�

z = 6.6234 ∗ 10tz��

Para 15 N

z =(178.65 ∗ 10d�% ∗ &) ∗ 0.6&

(0.03996J�_) ∗ 4.0212385 ∗ 10d��&�

z = 6.7211 ∗ 10tz��

Para 20 N

z =(238.2 ∗ 10d�% ∗&) ∗ 0.6&

(0.05367J�_) ∗ 4.0212385 ∗ 10d��&�



z = 6.6221 ∗ 10tz��

Para 25 N

z =(297.75 ∗ 10d�% ∗ &) ∗ 0.6&

(0.06614J�_) ∗ 4.0212385 ∗ 10d��&�

z = 6.7170 ∗ 10tz��

Varilla 10-20


> =l ∗ h�

32=l ∗ 0.0079�

32

> = 3.823915 ∗ 10d��&�


Para 5 N

w =x

4=

1.016

67.2= 0.01511J�_

Para 10 N

w =x

4=

1.778

67.2= 0.0264J�_

Para 15N

w =x

4=

2.59

67.2= 0.0385J�_

Para 20 N

w =x

4=

3.429

67.2= 0.0510J�_

Para 25 N

w =x

4=

4.2672

67.2= 0.0635J�_



c) Torques

Para 5 N

y = 5% ∗ 0.01191& = 59.55 ∗ 10d�% ∗ &

Para 10 N

y = 10% ∗ 0.01191& = 119.1 ∗ 10d�% ∗ &

Para 15 N

y = 15% ∗ 0.019& = 178.65 ∗ 10d�% ∗ &

Para 20 N

y = 20% ∗ 0.01191& = 238.2 ∗ 10d�% ∗ &

Para 25 N

y = 25% ∗ 0.01191& = 297.75 ∗ 10d�% ∗ &


Para 5 N

z =(59.55 ∗ 10d�% ∗ &) ∗ 0.6&

(0.01511J�_) ∗ 3.823915 ∗ 10d��&�

z = 6.1838 ∗ 10tz��

Para 10N

z =(119.1 ∗ 10d�% ∗ &) ∗ 0.6&

(0.0264J�_) ∗ 3.823915 ∗ 10d��&�

z = 7.078 ∗ 10tz��

Para 15 N

z =(178.65 ∗ 10d�% ∗ &) ∗ 0.6&

(0.0385J�_) ∗ 3.823915 ∗ 10d��&�



z = 7.2809 ∗ 10tz��

Para 20 N

z =(238.2 ∗ 10d�% ∗ &) ∗ 0.6&

(0.0510J�_) ∗ 3.823915 ∗ 10d��&�

z = 7.3284 ∗ 10tz��

Para 25 N

z =(297.75 ∗ 10d�% ∗ &) ∗ 0.6&

(0.0635J�_) ∗ 3.823915 ∗ 10d��&�

z = 7.3573 ∗ 10tz��

Varilla de cobre


> =l ∗ h�

32=l ∗ 0.00954�

32

> = 8.131925 ∗ 10d��&�


Para 5 N

w =x

4=

0.8636

67.2= 0.0128J�_

Para 10 N

w =x

4=

1.7272

67.2= 0.0257J�_

Para 15N

w =x

4=

2.616

67.2= 0,0389J�_

Para 20 N

w =x

4=

3.4544

67.2= 0,0514J�_



Para 25 N

w =x

4=

4.3434

67.2= 0,0646J�_

c) Torques

Para 5 N

y = 5% ∗ 0.01191& = 59.55 ∗ 10d�% ∗ &

Para 10 N

y = 10% ∗ 0.01191& = 119.1 ∗ 10d�% ∗ &

Para 15 N

y = 15% ∗ 0.019& = 178.65 ∗ 10d�% ∗ &

Para 20 N

y = 20% ∗ 0.01191& = 238.2 ∗ 10d�% ∗ &

Para 25 N

y = 25% ∗ 0.01191& = 297.75 ∗ 10d�% ∗ &


Para 5 N

z =(59.55 ∗ 10d�% ∗ &) ∗ 0.6&

(0.0128J�_) ∗ 8.131925 ∗ 10d��&�

z = 3.4326 ∗ 10tz��

Para 10N

z =(119.1 ∗ 10d�% ∗ &) ∗ 0.6&

(0.0257J�_) ∗ 8.131925 ∗ 10d��&�

z = 3.4192 ∗ 10tz��



Para 15 N

z =(178.65 ∗ 10d�% ∗ &) ∗ 0.6&

(0,0389J�_) ∗ 8.131925 ∗ 10d��&�

z = 3.3885 ∗ 10tz��

Para 20 N

z =(238.2 ∗ 10d�% ∗ &) ∗ 0.6&

(0.0514J�_) ∗ 8.131925 ∗ 10d��&�

z = 3.4192 ∗ 10tz��

Para 25 N

z =(297.75 ∗ 10d�% ∗ &) ∗ 0.6&

(0,0646J�_) ∗ 8.131925 ∗ 10d��&�

z = 3.4007 ∗ 10tz��

RESULTADOS

MATERIAL VARILLADE10-45 VARILLADE10-20 COBRE

F (N) θ (rad) θ (rad) θ (rad)

5 0.01209 0.0151 0.0128

10 0.02683 0.0264 0.0257

15 0.03996 0.0385 0.0389

20 0.05367 0.0510 0.0514

25 0.06614 0.0635 0.0646



material J

(M4)

F

(N)

{

(|R}) T

(N*m)

G

(N/m2)

G prom

(N/m2)

Barra

10-45 4.021238*10-10

5 0.01209 59.55*10-3 7.3943*109

6.8065*109

10 0.02683 119.1*10-3 6.6234*109

15 0.03996 178.6*10-3 6.7211*109

20 0.05367 238.2*10-3 6.6221*109

25 0.06614 297.7*10-3 6.7170*109

Barra

10-20

3.823915*10-10

5 0.0151 59.55*10-3 6.1838*109

7.0456*109

10 0.0264 119.1*10-3 7.078*109

15 0.0385 178.6*10-3 7.2809*109

20 0.0510 238.2*10-3 7.3284*109

25 0.0635 297.7*10-3 7.3573*109

Cobre

5 0.0128 59.55*10-3 3.4326*109

3.4120*109

10 0.0257 119.1*10-3 3.4192*109

15 0.0389 178.6*10-3 3.3885*109

20 0.0514 238.2*10-3 3.4192*109

25 0.0646 297.7*10-3 3.4007*109



REGISTRO FOTOGRAFICO



Bibliografía

BEER, Ferdinand P. y JOHNSTON, E. Russell. Mecánica de materiales. 3 ed. México:

McGraw Hill,

R. C. Hibbeler, Mecánica de materiales. 6 ed. Pearson Educación.

James Gere, Mecánica de Materiales 6 ed. Thompson

http://es.wikipedia.org/wiki/Torsi%C3%B3n_mec%C3%A1nica

http://es.wikipedia.org/wiki/Flexi%C3%B3n_mec%C3%A1nica

http://es.wikipedia.org/wiki/Fragilidad

http://www.monografias.com/trabajos46/fracturas-mecanicas/fracturas-mecanicas2.shtml

Consultas realizadas el jueves 08 de noviembre de 2012 a las 15:43

lab. resistencia de materiales

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