Informe-traccion-acero-1.docx

LABORATORIO: ENSAYO DE TRACCIÓN PARA MATERIALES METÁLICOS- ACERO CORRUGADO Integrantes: Daniela Cely, Jorge Sandoval, Miguel Reyes Fecha Práctica: 09/08/18

Fecha Entrega: 21/08/18

1. RESUMEN El presente ensayo consistió básicamente en tomar una varilla y aplicarle un esfuerzo hasta que ésta falle, nosotros utilizamos para la práctica tres varillas corrugadas de 3/8” de pulgada, de 5, de 10 y de 15 cm de largo. Éste ensayo se realiza utilizando la norma NTC2 que son los ensayos de tracción que se realizan para materiales metálicos. La finalidad de esta práctica es comparar las propiedades de este acero (grado 50) que es el que utilizamos en Colombia y con los datos obtenidos poder obtener el diagrama esfuerzo vs deformación y observar el comportamiento y las propiedades de este. Palabras clave: Fluencia, módulo de elasticidad, NTC-2, fuerzas, compresión, esfuerzo, deformación. 2. OBJETIVOS GENERALES -

Determinar el diagrama esfuerzo vs deformación de las varillas utilizadas en la práctica de acuerdo con la NTC-2. 3. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

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Reconocer y determinar de manera práctica las distintas propiedades mecánicas del acero sometido a esfuerzos de tracción. Reconocer y diferenciar los estados zona elástica y zona plástica del acero corrugado. Construir e interpretar la gráfica Esfuerzo Vs Deformación. Observar y reconocer ductilidad y fragilidad (en cuanto a su tolerancia a la deformación). 4. MARCO TEÒRICO

Este ensayo es utilizado para medir la resistencia de un material a una fuerza estática o aplicada lentamente. Esta prueba consiste en alargar una probeta de ensayo por fuerza de tensión, ejercida gradualmente, con el fin de conocer ciertas propiedades mecánicas de materiales en general: su resistencia, rigidez y ductilidad. La Tensión o también llamado "Esfuerzo de Ingeniería" es la fuerza dividida entre el área o sección original como ya vimos: 𝜎=

𝐹 𝐴

Donde : 𝜎 = 𝐸𝑠𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑜 𝑛𝑜𝑟𝑚𝑎𝑙. 𝐹 = 𝐹𝑢𝑒𝑟𝑧𝑎 𝑎𝑝𝑙𝑖𝑐𝑎𝑑𝑎. 𝐴 = 𝑆𝑒𝑐𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑏𝑎𝑟𝑟𝑎. Alargamiento o Deformación Unitaria: Es el tanto por uno en que se ha incrementado la longitud de la probeta, es decir, si la longitud inicial es Lo y en un determinado momento del ensayo es L, el alargamiento o deformación unitaria sería: 𝜀=

𝐿 − 𝐿0 𝐿0

Donde : 𝜀 = 𝐷𝑒𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑢𝑛𝑖𝑡𝑎𝑟𝑖𝑎 . 𝐿 = 𝐿𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑝𝑟𝑜𝑏𝑒𝑡𝑎. 𝐿0 = 𝐿𝑜𝑛𝑔𝑖𝑡𝑢𝑑 𝑖𝑛𝑖𝑐𝑖𝑎𝑙 𝑑𝑒 𝑙𝑎 𝑝𝑟𝑜𝑏𝑒𝑡𝑎. Para pequeñas deformaciones elásticas, la ley de Hooke es una proporcionalidad directa entre las tensiones aplicadas y las deformaciones producidas. Representa el módulo de elasticidad o módulo de Young, el cual es un parámetro que mide la resistencia de un material a la deformación elástica. Esta ley aplica tanto en axial como en cortante pero como en la práctica la probeta solo se sometió a una tensión axial, solo se tendrá en cuenta la siguiente igualdad. 𝝈 =𝑬∗𝜺 Donde: 𝜎 = 𝐸𝑠𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑜 𝑎𝑥𝑖𝑎𝑙 𝐸 = 𝑀𝑜𝑑𝑢𝑙𝑜 𝑑𝑒 𝑒𝑙𝑎𝑠𝑡𝑖𝑐𝑖𝑑𝑎𝑑 𝑜 𝑑𝑒 𝑌𝑜𝑢𝑛𝑔 𝜀 = 𝐷𝑒𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎𝑐𝑖𝑜𝑛 𝑢𝑛𝑖𝑡𝑎𝑟𝑖𝑎 𝑎𝑥𝑖𝑎𝑙 El esfuerzo axial ( 𝜎 ) expresa la intensidad de un esfuerzo uniforme en una barra prismática cargada axialmente. Puesto que este esfuerzo se obtiene dividendo la fuerza axial entre el área de la sección trasversal, sus unidades son de fuerza por unidad de área, que en unidades SI será, N/m2, y la deformación unitaria axial (𝜀 ) la cual es una razón entre dos longitudes será una cantidad adimensional ya que es el cociente entre el alargamiento de la varilla y su longitud total, dando como resultado que el Módulo de elasticidad tenga unidades N/m2 o en el sistema Ingles se suele expresar en libras por pulgada cuadrara (psi). 5. METODOLOGÍA ●

Se seleccionó una probeta de acero con dimensiones de 11 mm de diámetro con forma de barra corrugada y no maquinada; el diámetro inicial (L0) es de 110 mm siguiendo los parámetros de la norma a cual fue previamente marcada entre la luz libre de las mordazas.

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la probeta fue puesta en una máquina de ensayo y posteriormente tensionada hasta superar su punto de ruptura.

imagen 1. esquema de falla de la barra. fuente : www.ingenierocivilinfo.com/2010/10/ensayo-de-traccion-del-acero.html ●

Los datos proporcionados por la maquia se tabularon para realizar la respectiva gráfica de esfuerzo/deformación y su respectivo análisis. 6. RESULTADOS:

-Porcentaje de alargamiento: El Porcentaje de Elongación representa la distancia que la probeta se alarga plásticamente antes de la fractura:

Donde: •Lo: Longitud Inicial Calibrada • L: Longitud Elongada de la Probeta (mm).

de

- Espécimen 1: longitud 5 cm: 𝛿=

6.5 − 5 ∗ 100 = 30% 5

- Espécimen 2: longitud 10.2 cm: 𝛿=

12.2 − 10.2 ∗ 100 = 19.6% 10.2

la

Probeta

(mm).

- Espécimen 3: longitud 15 cm: 𝛿=

17,3 − 15 ∗ 100 = 15,33% 15

-Diagrama Esfuerzo vs Deformación unitaria (σ vs ξ)

7. ANÁLISIS DE RESULTADOS Se puede observar que el porcentaje de elongación disminuye conforme se aumenta la longitud de la probeta, es decir, el porcentaje de elongación es inversamente proporcional a la longitud de la probeta. Como se observan en las gráficas tenemos un comportamiento esperado según lo estudiado en clase, como el siguiente diagrama:

La zona elástica es la parte donde al retirar la carga el material regresa a su forma y tamaño inicial, en casi toda la zona se presenta una relación lineal entre la tensión y la deformación y tiene aplicación la ley de Hooke. La pendiente en este tramo es el módulo de Young del material y está dado en MPa. Y aunque en las gráficas no se puede evidenciar totalmente la recta, sí se presenta el comportamiento anteriormente mencionado. En esta práctica podemos evidenciar algunas propiedades importantes del acero, como lo son la resistencia

al desgaste, que es la resistencia que ofrece un material a dejarse erosionar cuando está en contacto de fricción con otro material. También la tenacidad que es la capacidad que tiene un material de absorber energía sin producir Fisuras (resistencia al impacto). Los materiales, en su totalidad, y en este caso el b acero corrugado que utilizamos en Colombia, se deforman a una carga externa. Se sabe además que, hasta cierta carga límite el sólido recobra sus dimensiones originales cuando se le descarga. La recuperación de las dimensiones originales al eliminar la carga es lo que caracteriza al comportamiento elástico. La carga límite por encima de la cual ya no se comporta elásticamente es el límite elástico. Al sobrepasar el límite elástico, el cuerpo sufre cierta deformación permanente al ser descargado, se dice entonces que ha sufrido deformación plástica. El comportamiento general de los materiales bajo carga se puede clasificar como dúctil o frágil según que el material muestre o no capacidad para sufrir deformación plástica. Los materiales dúctiles exhiben una curva Esfuerzo - Deformación que llega a su máximo en el punto de resistencia a la tensión. En materiales más frágiles, la carga máxima o resistencia a la tensión ocurre en el punto de falla. En materiales extremadamente frágiles, como los cerámicos, el esfuerzo de fluencia, la resistencia a la tensión y el esfuerzo de ruptura son iguales. La deformación elástica obedece a la Ley de Hooke. La constante de proporcionalidad E llamada módulo de elasticidad o de Young, representa la pendiente del segmento lineal de la gráfica Esfuerzo - Deformación, y puede ser interpretado como la rigidez, o sea, la resistencia del material a la deformación elástica. En la deformación plástica la Ley de Hooke deja de tener validez.   

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8. CONCLUSIONES Por medio del ensayo de tracción podemos determinar la calidad de los materiales según las propiedades mecánicas evaluadas. Mediante las gráficas realizadas gracias a los datos obtenidos en el laboratorio podemos determinar la capacidad de resistencia del acero, así como su tendencia a deformarse y fallar. La resistencia de una probeta esta determinada según el material con el que esta elaborado, tomando en cuenta que cada uno de ellos tiene una naturaleza dúctil o frágil, en el caso del acero es un material frágil ya que no se alarga y fractura con facilidad, no deforma, este material es ligero con respecto a los otros. la propiedad de un material en virtud de la cual las deformaciones causadas por la aplicación de una fuerza desaparecen cuando cesa la acción de la fuerza. Un cuerpo completamente elástico se concibe como uno de los que recobra completamente su forma y dimensiones originales al retirarse la carga. Todo cuerpo al soportar una fuerza aplicada trata de deformarse en el sentido de aplicación de la fuerza. En el caso del ensayo de tracción, la fuerza se aplica en dirección del eje de ella y por eso se denomina axial, la probeta se alargara en dirección de su longitud y se encogerá en el sentido o plano perpendicular.

9. BIBLIOGRAFÍA ● ●

https://www.escuelaing.edu.co/uploads/laboratorios/9026_tension.pdf. http://www.areatecnologia.com/materiales/ensayo-de-traccion.html.

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https://www.academia.edu/25732474/INFORME_2_ENSAYO_DE_TENSI%C3% 93N?auto=download.