Traccion

ENSAYO 1. TRACCIÓN DETERMINACIÓN DE LAS PROPIEDADES MECÁNICAS DE LOS MATERIALES OBJETIVO DEL ENSAYO. Determinar experimentalmente las propiedades mecánicas (límites de proporcionalidad, elasticidad, fluencia y rotura) para tres materiales de construcción de máquinas, para el caso de solicitación a tracción. CONSIDERACIONES TEÓRICAS GENERALES Se denomina tracción axial al caso de solicitación deun cuerpo donde las fuerzas exteriores actúan a lo largo del mismo. En este caso, en las secciones transversales del cuerpo (barra) aparece sólo una fuerza longitudinal y las fuerzas transversales y momentos no están presentes. Esta fuerza transversal (de acuerdo al método de las secciones) es igual a la suma algebraica de las fuerzas externas, que actúan de un lado de la sección (Fig. 1)

Fig.1. Determinación de un caso de tracción axial por el método de las secciones Se denomina esfuerzo (tensión) a la fuerza interior (en este caso Nf), correspondiente a la unidad de superficie en un punto de una sección dada. Para el caso de tracción axial, que nos ocupa, el esfuerzo está determinado por la ecuación. = donde: σ es el esfuerzo normal [N/m2], Nf es la fuerza axial [N] y A es el área dela sección [m2]. (1)

Una vez obtenido, por la fórmula (1), el esfuerzo en la sección peligrosa de una barra traccionada, es posible evaluar la resistencia de la misma por medio de la llamada condición de resistencia: = ≤ (2)

donde [ σ] es el esfuerzo permisible, que a su vez se determina por la relación =
í

(3)

donde σlím es el esfuerzo límite del material y n es el coeficiente deseguridad. El esfuerzo límite se determina experimentalmente y es una propiedad del material. Se considera como esfuerzo límite, el límite de resistencia (rotura) en el caso de materiales frágiles y el límite de fluencia en el caso de materiales plásticos. El coeficiente de seguridad se introduce para conseguir un funcionamiento seguro de las estructuras y sus partes, a pesar de las posiblesdesviaciones desfavorables de trabajo, en comparación con las que se consideran en el cálculo (según la fórmula (1)). Los ensayos a tracción se realizan para obtener las características mecánicas del material. Mediante el ensayo se traza el diagrama de la relación que existe entre la fuerza F, que estira la probeta, y el alargamiento (∆l) de ésta. Para que los resultados de los ensayos que se realizan conprobetas del mismo material, pero de distintas dimensiones, sean comparables, el diagrama de tracción se lleva a otro sistema de coordenadas. En el eje de las ordenadas se coloca el valor del esfuerzo normal que surge en la sección transversal de la probeta, = , donde A0 es el área inicial de la sección de la probeta, y sobre el eje de las abscisas, los alargamientos unitarios, =
∆

, donde l0es la longitud inicial

1

Elaborado por Gabriel Calle y Edison Henao UTP

de la probeta. Este diagrama se denomina diagrama convencional de tracción (diagrama de esfuerzos convencionales o de ingeniería), puesto que los esfuerzos y los alargamientos unitarios se calculan, respectivamente, referente al área inicial de la sección y a la longitud inicial de la probeta. En la figura 2 estárepresentado, en el sistema de coordenadas ε - σ, el diagrama de tracción de una probeta de acero de bajo contenido de carbono. Como se puede observar, en el tramo 0-A del diagrama las deformaciones crecen proporcionalmente a los esfuerzos, cuando éstos son inferiores a cierto valor, σp llamado límite de proporcionalidad. Así, pues, hasta el límite de proporcionalidad es válida la ley de Hooke. Enel caso del acero AISI 1020, el límite de proporcionalidad es σp ≅ 2000 kgf/cm2.

Fig. 2. Diagrama ε-σ para un acero dulce Al aumentar la carga, el diagrama resulta ya curvilíneo. Sin embargo, si los esfuerzos no son superiores a cierto valor, σe, denominado límite de elasticidad, el material conserva sus propiedades elásticas, es decir, que al descargar la probeta, ésta recupera su dimensión y...