concentrador de tensiones

PRÁCTICA DE LABORATORIO: CIENCIA Y TECNOLOGÍA DE MATERIALES
“ENSAYO: CONCENTRADOR DE TENSIONES EN PROBETAS DE CAUCHO CON FISURAS.”
I. OBJETIVOS:
I.1. Reconocer concentradores de tensiones provocados por fisuras aplicadas a muestras de cámara de bicicleta y moto: Probetas de caucho.
I.2. Comprender los efectos de un concentrador de tensiones y su influencia en la rotura de un material.
I.3.Representar gráficas de la tendencia esfuerzo vs. Deformación, para cada probeta (7 en total).

II. RESUMEN:
En el siguiente laboratorio, se pretende conocer el concepto de concentrador de tensiones, y demostrar experimentalmente sus implicancias al momento de someter una muestra de caucho, obtenida como probetas de cámara de bicicleta y moto, las cuales habían pasado al desuso por diversasrazones.
Es así, que al apoyar las probetas en un soporte e ir aplicando cargas con variaciones constantes, se obtuvieron gráficas (ESFUERZO VS. DEFORMACIÓN). De las cuales se obtuvieron conclusiones, tales como: El concentrador de tensiones impide que a carga aplicada se distribuya equitativamente, debido a que la fisura representa una reducción en el área de evaluación, provocando la rotura.III. FUNDAMENTO TEÓRICO:
III.1. CONCENTRADOR DE TENSIONES

III.1.1. DEFINICIÓN
Una concentración de tensiones  es una localización dentro de un sólido elástico donde el campo de tensiones se concentra. Un objeto es más resistente cuando la fuerza se distribuye uniformemente sobre su área, de tal manera que una reducción del área efectiva, por ejemplo causada por una fisura, conduce unaumento de las tensiones cerca del límite de dicho defecto (respecto a la situación en que dicho defecto no existiera). Un material puede fallar por propagación de grieta cuando una concentración de tensiones excede el límite del material a pesar de que la tensión media esté por debajo de límite resistente.
La resistencia real en fractura de un material siempre es más baja que el valor teóricoprecisamente porque la mayor parte de elementos resistentes contienen pequeñas fisuras o impurezas que crean un concentrador de tensiones.

3.2.2 TIPOS DE CONCENTRADORES DE TENSIONES
Las fisuras de fatiga siempre empiezan como concentradores de tensiones, así pues eliminar dichos defectos incrementa la resistencia frente a fatiga.

Las discontinuidades geométricas o la falta de suavidad de unageometría actúan como concentradores de tensión. Los extremos de las fisuras, las esquinas agudas, los agujeros y los cambios de sección transversal son ejemplos de concentradores de tensiones. Las tensiones locales altas pueden producir un fallo más temprano de un elemento resistente.







3.2.3. CUANDO CONSIDERAR QUE HAY CONCENTRACIÓN DE ESFUERZOS
La concentración de esfuerzos sepuede despreciar en los casos:
Si la carga es baja y estática
Si la temperatura de la pieza y del ambiente es normal.
Si el material es dúctil (si resiste 5% de alargamiento antes de la falla)
En los siguientes casos si se debe considerar aplicar un factor de concentración de esfuerzos.
Si el material es frágil
Si el material es dúctil a temperaturas extremas que lo hacen frágil
Si hay rápidoscambios de esfuerzos que no permitan que haya una fluencia local
Si hay esfuerzos cíclicos.
Se tiene la siguiente tabla en la cual hay criterios para aplicar o no un factor de concentración de esfuerzo.





Material
Condición de Carga
Si o No
K
Tipo de Falla
Frágil
Cualquiera
Si
K
Fractura rápida
Dúctil
Baja Temperatura
Si
K
Fractura rápida
Dúctil
Aplicación Rápida
SIKK
Fractura rápida
Dúctil
Cíclica
Si
Kf
Falla progresiva
Dúctil
Estática a Temp. ambiente
No
1
Ninguna

III.2. CÁMARA DE LLANTA
Esta parte fundamental de un neumático automotriz es elaborado a base de caucho para lo cual en adelante se mencionaran las propiedades de este material el cual nos sirvió como probeta en el experimento realizado.









III.3. EL CAUCHO...