CAP 1 El Ensayo De Tracci N

Comportamiento Mecánico de Sólidos Capítulo I. El ensayo de tracción

El ensayo de tracción
1.1 Curva esfuerzo - deformación ingenieril
El Ensayo de tracción se realiza bajo la norma ASTM E-8, o bien la norma chilena NCH 200,
entre otras. Su importancia radica en que es válido y aceptado para especificación de
materiales en ingeniería.
La información básica que se puede extraer de un ensayo detracción se resume en la figura
siguiente:

i 

P
A0

Offset yield strength: Límite elástico convencional
Resistencia tensil o UTS
Esfuerzo de fractura
Deformación
uniforme
Deformación a fractura

Figura 1. Diagrama esfuerzo – deformación.

i = esfuerzo ingenieril = P/A0
i = deformación ingenieril =

l
l0

i 

l
l0

en que P es la carga aplicada a A0 es el área inicial
siendo l = l – l0 elalargamiento de la probeta, l su

longitud instantánea y l0 su longitud inicial
El UTS (Ultimate Tensile Strength), se refiere al esfuerzo tensil en el punto de carga máxima.
Durante la deformación elástica el volumen no se mantiene constante.
Para esfuerzos comprendidos entre el esfuerzo de fluencia y el UTS se cumple que Al  A0 l 0
Deformación elástica y plástica. Por sobre el límite elástico,coexisten la deformación elástica
y plástica. En la figura 2 se muestra un diagrama esfuerzo-deformación, en el cual pueden
verse las zonas elástica y plástica, para dos niveles de deformación.

Departamento de Ingeniería Metalúrgica – USACH.

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Carga

P2

P1

A'
a b

Deformación

B'
c

d

Figura 2. Diagrama esfuerzo –deformación mostrando las deformaciones elástica y plástica.

En la figura, el segmento b viene dado por: b 
y el segmento d: d 

P1

A0

E

 
P2

A0

E

Además d > b dado que P2  P1 y por lo tanto, la deformación elástica es mayor en P2 que en
P1.
1.2 Ductilidad
La ductilidad se mide por la deformación ingenieril de fractura  f

 y por la reducción de

área.
La deformación ingenieril afractura se define como:

f 

l f  l0
l0

a su vez la reducción de área se define como:

q

A0  A f
A0

A
l
1
 0 
l0
A 1 q

l0 y l son las longitudes inicial e instantánea; A0 y A son las áreas inicial e instantánea. Af y lf
son el área y la longitud finales.

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1.3 Módulo deelasticidad (módulo de Young)
El módulo de elasticidad corresponde a la pendiente de la parte lineal de la curva    .
Mide la rigidez del material y está relacionado con las fuerzas de enlace atómicas.
En general, se encuentra que el módulo de elasticidad es poco afectado por los elementos de
aleación, por tratamientos térmicos o por trabajo en frío. Al subir la temperatura, disminuye elmódulo de elasticidad, tal como se desprende de la tabla 1.
Tabla 1. Valores típicos del módulo de elasticidad a diversas temperaturas en GPa.

Material
Acero al Carbono
Acero inoxidable austenítico
Aleaciones de titanio
Aleaciones de aluminio

Tamb 477 K
207
186
193
176
114
97
72
66

700 K
155
159
74
54

810 K
134
155
70

922 K
124
145

1.4 Resiliencia
Es la capacidad de un material para absorberenergía cuando se deforma elásticamente.
1.5 Módulo de Resiliencia
Corresponde a la energía de deformación por unidad de volumen requerida para deformar el
material hasta el límite elástico  0 .

2  J 
1
1 
U R   0 0   0 · 0  0  3 
2
2
E 2E  m 
De esta relación se deduce que el material ideal para construir un resorte debe poseer un alto

 0 y un bajo módulo de elasticidad. En la figura3, se muestra una comparación entre dos
aceros, uno de los cuales resulta apropiado para la construcción de resortes.
En la tabla 2 se muestran valores del módulo de resiliencia para varios materiales.
Tabla 2. Módulos de resiliencia de varios materiales.

Material

E(GPa)  0 (MPa) UR(kPa)

Acero medio C
Acero alto C para resortes
Duraluminio
Cobre
Goma
Acrílico

207
207
72
110
0.0010
3.4...