Prueba de tension

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OBJETIVO

• El alumno conocerá la operación de la máquina universal realizando ensayos de tensión , obtendrá experimentalmente el módulo de elasticidad, esfuerzo de cedencia y esfuerzo último de probetas estandarizadas.

FUNDAMENTOS

La caracterización de los materiales atendiendo a sus propiedades mecánicas es de suma importancia en el diseño, ya que nos permite elegir el materialcorrecto según la función y esfuerzos a los que estará sometido. Para que dichas propiedades se puedan comparar convenientemente es necesario que el tamaño de las probetas, así como la forma en que se aplique la carga, estén estandarizadas. Es así como surgen distintas organizaciones para establecer dicha uniformidad; este es el caso de la Sociedad Americana de Pruebas y Materiales (ASTM), laSociedad Americana de Normas (ASA) y el Departamento Nacional de Normas (NBS), por mencionar sólo algunos.
En la práctica realizaremos una prueba de tensión, la que proporciona información sobre el esfuerzo y la ductilidad de los materiales: esta información puede ser utilizada para comparar materiales, mejorar aleaciones, control de calidad en los materiales y diseñar bajo ciertas circunstancias.Para la prueba aplicaremos una carga en dirección del eje axial de una probeta cilíndrica (estandarizada según norma ASTM E8) utilizando la máquina universal. La prueba de tensión estática tiene como finalidad determinar la curva esfuerzo- deformación de un material en el que se identifiquen el límite de proporcionalidad (punto A Fig.1), esfuerzo de fluencia (punto B Fig.1), esfuerzo último (punto DFig.1) y el esfuerzo de ruptura nominal (punto E Fig.1) o también el esfuerzo de ruptura real (punto E´ de la Fig.1). Sin olvidar que la pendiente de la curva en la zona elástica define el módulo de elasticidad del material.
También podemos mediante esta prueba obtener el grado de ductilidad que presenta un material si calculamos los porcentajes de elongación o el de reducción de área. Larelación lineal que existe entre la deformación unitaria y el esfuerzo dentro de la zona elástica fue enunciado en 1678 por Robert Hooke. Posteriormente Thomas Young en 1807 introduce la expresión matemática que define esta relación agregándole la constante de proporcionalidad conocida como módulo de elasticidad o de Young. Esta expresión es conocida como la ley de Hooke, que para fines de aplicación sóloes válida cuando:

▪ La carga aplicada sea axial
▪ La probeta sea homogénea y de sección constante
▪ El esfuerzo no sobrepase el límite de proporcionalidad

[pic]

Figura 1.- Diagrama esfuerzo-deformación unitaria de una prueba de tensión.

El esfuerzo normal (Ec.1) está definido como la fuerza por unidad de área; la deformación unitaria como el incremento de longitud sobre unalongitud, calibrada bajo cierta carga (Ec.2); y el módulo elástico como la pendiente de la curva hasta el límite de proporcionalidad (Ec.3). Siguiendo estas definiciones podemos calcular el módulo de elasticidad de cualquier material si sabemos la deformación unitaria nominal y el área transversal a la dirección en que se aplica la carga axial mediante la ley de Hooke (Ec.4).

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||[pic] |(4) |

El porcentaje de elongación y el de reducción de área se calculan mediante (Ec.5) y (Ec.6) respectivamente.

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| |% Reducción de...
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