Pruebas Mecanicas

PRUEBA MECANICA (TENSION)


GENERALIDADES DE LA PRUEBA DE TENSIÓN
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.Sabiendo que los resultados del ensayo para un material dado son aplicables a todo tamaño y formas de muestra, se ha establecido una prueba en la cual se aplica una fuerza de tensión sobre una probeta de forma cilíndrica y tamaño normalizado, que se maneja universalmente entre los ingenieros. Este ensayo se lleva a cabo a temperatura ambiente entre 10ºC y 35ºC. A continuación se presenta undispositivo utilizado para realizar este tipo de ensayos (Ver Figura
No. 1).


Figura 1. Máquina donde se lleva a cabo la Prueba de Tensión

Comportamiento de los distintos materiales frente a la prueba
El comportamiento de los distintos materiales frente al ensayo se encuentra ilustrado en la siguiente grafica. La figura No. 2 muestra en forma cualitativa las curvas de esfuerzo-deformaciónunitaria normales para un metal, un material termoplástico, un elastómero y un cerámico. En esta figura, las escalas son cualitativas y distintas para cada material. En la práctica, las magnitudes reales de los esfuerzos y las deformaciones pueden ser muy distintas entre sí.

Se supone que el material plástico esta arriba de su temperatura de transformación vítrea (Tg), mientras que los materialesmetálicos y termoplásticos muestran una región inicial elástica, seguida por una región plástica no lineal. También se incluye una curva aparte para los elastómeros (es decir, hules o siliconas), ya que el comportamiento de esos materiales es distinto del de otros materiales poliméricos. Para los elastómeros, una gran parte de la deformación es elástica y no lineal. Por otra parte los cerámicos ylos vidrios solo muestran una región elástica lineal y casi nunca muestran deformación plástica a temperatura ambiente. (Ver figura No. 2)

Figura 2. Curvas de esfuerzo deformación a la tensión, para distintos materiales.

La ductilidad
La ductilidad es el grado de deformación que puede soportar un material sin romperse. Se mide por la relación de la longitud original de la probeta entre marcascalibradas antes (lo) y después del ensayo (lf).

Esfuerzo y deformación ingenieriles
Los resultados de un solo ensayo se aplican a todos los tamaños y secciones transversales de especímenes de determinado material, siempre que se convierta la fuerza en esfuerzo, y la distancia entre marcas de calibración se convierta a deformación. El esfuerzo ingenieril (lb/pul^2) y la deformación ingenieril(pul/pul) se definen con las siguientes ecuaciones:

Donde:
F: Fuerza aplicada en la probeta (lb)
Ao: Área de la sección transversal original de la probeta. (pul^2)
Lo: Longitud calibrada antes de la aplicación de la carga.
L: Longitud adquirida por la sección calibrada, al iniciar la aplicación de la carga.










Esfuerzo y deformación real
El esfuerzo real a diferencia delesfuerzo ingenieril, tiene en cuenta el área instantánea que se reduce a medida que avanza el ensayo. El esfuerzo real (lb/ pul^2) se puede definir con la siguiente ecuación:

Donde:
F: Fuerza aplicada en la probeta (lb)
A: Área real (instantánea) que resiste la carga (pul^2).

Diagramas esfuerzo – deformación
El Diagrama Esfuerzo – Deformación es utilizado cuando se lleva a cabo elensayo de Tensión. Este tipo de graficas se pueden hacer con los datos calculados esfuerzo-deformación ingenieriles, o con los datos correspondientes a esfuerzo – deformación reales. A continuación se presenta el diagrama de esfuerzo-deformación para el caso de datos reales. (Ver Figura No. 3).
Figura 3. Gráfico de Esfuerzo – Deformación (real)


Donde:
Sced: Resistencia en el punto de...