Trabajo práctico

Trabajo Práctico

Objetivos
Representar curvas de tracción a partir de datos fuerza-tiempo adquiridos en ensayos de tracción uniaxial de diferentes materiales. Determinar las propiedades mecánicas que pueden obtenerse del ensayo.
Analizar el comportamiento cuasiestático de polímeros amorfos. Determinar los parámetros característicos y evaluar cómo dependen de la temperatura.


IntroducciónLos ensayos de tracción son sumamente útiles como herramienta para el diseño de componentes estructurales y también para el estudio de mecanismos de deformación, ya que proporcionan la relación entre tensión y deformación de un material sometido a esfuerzos uniaxiales. Éstos se aplican mediante una máquina de ensayos que dispone de un transductor denominado celda de carga que proporciona una señaleléctrica proporcional a la fuerza (F) aplicada a la muestra. La elongación de la muestra (l), por su parte, puede evaluarse a partir del desplazamiento del cabezal de la máquina (vm.t) o bien, puede medirse sobre la muestra mediante transductores de desplazamiento llamados extensómetros. Como la curva de tracción es característica del material pero independiente de la geometría de la muestra,los valores de fuerza y elongación de la muestra deben ser normalizados considerando la sección (Ao) y la longitud (lo) iniciales de la muestra. Así se obtienen la deformación y la tensión nominal o ingenieril y , respectivamente.
Si se supone que durante la deformación plástica se conserva el volumen de la muestra, ante una elongación homogénea se producirá una reducción de la sección transversalde la muestra que será A=Aolo/l. Entonces, la tensión real sobre la muestra será mayor que la nominal y también deberá considerarse la deformación verdadera (en vez de la aproximación a primer orden presentada como deformación nominal). Estas variables verdaderas o corregidas están dadas por:

Además de la geometría de la muestra, la temperatura (quedebe permanecer constante durante el ensayo), la velocidad de deformación (a veces se indica la velocidad de desplazamiento del tren de carga) y los tratamientos termomecánicos del material son parámetros característicos del ensayo que deben consignarse al informar cómo es la respuesta mecánica.


Actividad propuesta
Adjunto a esta guía Ud. recibirá tres archivos de datos de tracción de muestrasde cobre y policloruro de vinilo (PVC) cuyos parámetros característicos se resumen en la siguiente tabla.
Material
T
vm
Geometría de la muestra de
sección transversal rectangular

(ºC)
(mm/min)
ao (mm)
bo (mm)
lo (mm)
Cu sin tratamiento
23
1
2
4
25
PVC
28/70
1
0.93
4.2
25


Los datos de los ensayos de tracción se consignan en dos columnas: la primera corresponde al tiempo desde que comienza latracción, expresado en segundos y la segunda, a la fuerza que sensa la celda de carga, expresada en newtons.

1. Represente en un mismo gráfico las curvas de tracción n vs. n y t vs. t para Cu. ¿Qué similitudes y diferencias observa?
2. Señale en una tabla los valores numéricos (con sus respectivas unidades) de todas las variables mecánicas que pueda obtener de la curva ingenieril de tracción deesta muestra de Cu.
3. Represente las curvas de tracción ingenieril para el PVC a 28ºC y a 70ºC en un mismo gráfico y compárelas. Consigne en una tabla todas las propiedades mecánicas que pueda determinar para el PVC a ambas temperaturas.

También recibe un par de archivos que corresponden a ensayos de relajación de tensiones en PVC a 70ºC a dos niveles de deformación: 0.03 y 0.05.
1. ¿En quéregión del comportamiento mecánico se realiza la relajación?
2. ¿Puede determinar si el material tiene un comportamiento viscoelástico lineal?
3. ¿Puede aproximar la relajación de tensiones en términos de un sólido inelástico elemental (SAE)? Si la respuesta es afirmativa, consigne los parámetros característicos del modelo. Sino, consigne el espectro de relajación de tensiones que caracteriza al...