Paper

PROPIEDADES MECÁNICAS DE LOS MATERIALES, PARTE I.

Aravena Carlos, Carrasco Diego, Matamala Matías, Muñoz Marcela, Zúñiga Vanessa
Departamento de Construcción Civil DECON, Escuela de Construcción Civil, Pontificia Universidad Católica de Chile



RESUMEN

En la actualidad es importante conocer las deformaciones que sufren los materiales de construcción ya que éstos son empleados confrecuencia. Es fundamental tener conocimiento del comportamiento de estos materiales frente a distintas solicitaciones. Este artículo presenta ensayos de tracción y densidad de probetas metálicas y no metálicas. Se evalúa la tracción del bronce, acero, aluminio y cobre. Además se agrega una probeta de plástico para el ensayo de densidad. Para estose utiliza una máquina de ensayo en conjunto con el Extensómetro el cual registra la deformación lineal de las probetas.

Palabras claves: resistencia, tracción, densidad.

Definiciones

Densidad: magnitud que expresa la relación entre la masa y el volumen de un cuerpo. Su unidad en el Sistema Internacional es el kilogramo por metro cúbico (kg/m3). [1]
Ductilidad: propiedad que presentanlos materiales, los cuales bajo la acción de una fuerza pueden deformarse sosteniblemente sin romperse. Se entenderá como metal dúctil, al que sufre grandes deformaciones antes de romperse. [2]

Fragilidad: propiedad que presentan los materiales, los cuales bajo la acción de fuerzas se fracturan presentando escasa deformación. [3]

Máquina de ensayo: artefacto mecánico por medio del cual seaplica una carga a la probeta de ensayo. [4]

Método de desplazamiento de fluidos: consiste en determinar la variación de volumen, al sumergir el cuerpo de estudio en una probeta graduada. [5]

Probeta: trozo o porción de material, extraído del producto metálico por ensayar, debidamente preparado según las especificaciones de esta norma de las variaciones indicadas en la forma particular delproducto. Puede ser: longitudinal, transversal, un trozo del producto sin preparación especial o trabajado según especificaciones. [6]

Tensión de Rotura: [7]
Tracción: resistencia máxima de un material sujeto a una carga de tracción. [8]

Formulas a utilizar

Para registrar, interpretar y analizar de forma más simple los datos entregados, utilizaremos las siguientes formulas:

AlargamientoPorcentual después de la rotura:

A=Lu-LoLo∙100
Donde: A = Alargamiento porcentual [%].
Lu = Largo final entre marcas [mm].
Lo = Largo inicial entre marcas [mm].

Estricción Porcentual después de la rotura:

Z=So-SuSo∙100
Donde: Z = Estricción porcentual [%].
Su = Sección final [mm2].
So = Sección inicial [mm2].

Reducción Porcentual de Sección:

Zu=So-SuSo∙100
Donde: Zu= Reducción porcentual de sección [%].
Su = Sección final [mm2].
So = Sección inicial [mm2].

Resistencia Máxima a Tracción:

Rm=FmSoNmm2
Donde Rm = Resistencia máxima a tracción [N/mm2].
Fm= Carga máxima soportada por la probeta [N].
So = Sección inicial [mm2].

Tensión de Rotura:

σu=FmSoNmm2
Donde σu = Tensión de rotura [N/mm2].
Fm = Carga de rotura soportada por laprobeta [N].
So = Sección inicial [mm2].

Tensión de Fluencia:

σe=FeSoNmm2
Donde σe = Tensión de Fluencia [N/mm2].
Fe = Carga de fluencia soportada por la probeta [N].
So = Sección inicial [mm2].

Módulo de Elasticidad:

E=σpεeNmm2
Donde E = Módulo de elasticidad [N/mm2].
σe = Tensión al límite proporcional [N/mm2]
εe= Deformación elástica.

Pordefinición, el modulo de elasticidad es igual a la pendiente en la zona elástica, por el que también se puede calcular de la siguiente manera:

E=y2-y2x2-x1Nmm2

Donde: E = Módulo de elasticidad [N/mm2].
y2-y2= Diferencia de tensión en la zona elástica [N/mm2].
x2-x1 = Diferencia de deformación en la zona elástica

ρ=mVgcm3
Donde r = Densidad de la probeta de ensayo [g/cm3].
m...