apunte conocimiento de materiales

Ensayos de materiales

Conocimiento de Materiales – Materiales Industriales

1

Ensayos de materiales

Ensayos estáticos bajo cargas uniaxiales

1. Introducción
Los ensayos de tracción y compresión son generalmente muy simples de llevar a cabo y se los emplea
para obtener las propiedades mecánicas (σ, E, µ) necesarias para el diseño de las estructuras y también
para evaluar lacalidad de los materiales.
El uso del ensayo de tracción o de compresión está determinado en gran parte por el tipo de servicio al
cual el material va a estar sometido. La mayoría de las aleaciones ferrosas y no ferrosas son adecuadas
para resistir cargas de tracción, en consecuencia son sometidas a este tipo de ensayo.
En contrapartida, los materiales frágiles, como el hormigón o los productoscerámicos, poseen baja
resistencia a la tracción y alta resistencia a compresión, por lo cual el ensayo de compresión es más
significativo y de mayor aplicación.
Algunos materiales, como las fundiciones, aunque poseen una menor resistencia a tracción que a
compresión, se usan en la práctica para resistir ambos tipos de esfuerzos y es común que se les
realicen los dos tipos de ensayos.
Porúltimo, el empleo de estos ensayos no sólo está limitado a la determinación de las propiedades
mecánicas del material a partir de probetas normalizadas, sino que también pueden realizarse sobre
materiales manufacturados como alambres, planchuelas, varillas, tuberías, fibras, telas, ladrillo,
cerámicos, bloques de mampostería, etc..

2. Ensayo de tracción
Existen muy buenas razones paracomenzar el estudio de las propiedades mecánicas de los materiales
analizando su comportamiento bajo tracción. Los miembros de estructuras ingenieriles están a menudo
sujetos a un estado de cargas axiales de tracción. A su vez, la respuesta de los materiales bajo otros
tipos de cargas pueden ser explicadas o estimadas, en muchos casos, en base a su comportamiento en
tracción y por ello esrecomendable en primer lugar estudiar este tipo de solicitación.
El ensayo de tracción estática, consiste en aplicar en
forma lenta y creciente a una pieza de eje recto, dos
fuerzas en la dirección del eje que tiende a separar
las secciones transversales hasta llegar a la rotura
(figura 1). Durante la realización de este ensayo se
mide la carga que va aumentando de forma
progresiva, y se vanmidiendo, simultáneamente los
correspondientes alargamientos. Con los datos de
cargas y alargamientos se construye una curva de
tensión-deformación convencional (figura 2).

Conocimiento de Materiales – Materiales Industriales

Figura 1: Descripción del ensayo de tracción.

2

Ensayos de materiales

La tensión (σ) se define como la resistencia interna de un cuerpo, por unidad de área (A),a la
fuerza aplicada externamente (P). Si la tensión está uniformemente distribuida sobre el área, la
tensión queda representada por la ecuación 1.
P
σ=

(ecuación 1)
A

La tensión utilizada en la curva de tensión-deformación es la tensión media longitudinal
producida en la probeta de tracción, la cual se obtiene dividiendo la carga por el área de la
sección transversal inicial de laprobeta (A0) (ecuación 2). Esta tensión está constituida por la
suma total de las fuerzas interatómicas en un plano normal al eje de la barra, la cual se
encuentra uniformemente repartida (figura 3).
P
σ=

(ecuación 2)
A0

Figura 2: Curva tensión-deformación obtenida
en un ensayo de tracción.

Figura 3: Distribución de tensiones en el
material cuando actúan cargas de tracciónuniaxial.

La deformación utilizada en la curva de tensión-deformación convencional es la deformación lineal
media (ε), obtenida al dividir el alargamiento de la distancia entre puntos (∆L = Lf - L0) de la probeta
por su longitud original (L0) (ecuación 3). Esta deformación es la elongación por unidad de longitud,
es decir, la suma de las elongaciones de las partes.
∆L
ε=

Lf - L0
=

L0...