UNIVERSIDAD DE EL SALVADOR FACULTAD DE INGENIERIA Y ARQUITECTURA ESCUELA DE INGENIERIA CIVIL

DEPARTAMENTO DE ESTRUCTURAS

MECANICA DE LOS SLIDOS III

ENSAYO DE TRACCION

GRUPO DE LABORATORIO: 37

DOCENTES:

Ing. Carlos Escobar

ESTUDIANTES:

OPORTO VIDES, ERLINDA GUADALUPE OV07003

MULATILLO ESCALANTE, FRANCISCO JAVIER ME08011

HERNANDEZ, GUILLERMO EDUARDO HH04023

NIETO GUIDO, ROXANA BEATRIZ NG08004

CIUDAD UNIVERSITARIA, JUEVES 30 DE ABRIL 2015

INTRODUCCION

Muchos materiales cuando estn en servicio estn sujetos a fuerzas o cargas, en tales condiciones es

necesario conocer las caractersticas del material para disear el instrumento donde va usarse de tal

forma que los esfuerzos a los que vaya a estar sometidos no sean excesivos y el material no se

fracture.- el comportamiento mecnico de un material es el reflejo de la relacin entre su respuesta

o deformacin ante una fuerza o carga aplicada.

El papel del ingeniero no se restringe al anlisis de las estructuras y maquinas existentes sometidas a

condiciones dadas de carga, un asunto de mayor importancia que interesa a los ingenieros es el

diseo de estructuras y maquinas nuevas, es decir la seleccin de los componentes apropiados para

desempear una tarea dada para lo cual hacen usos de pruebas(tensin, compresin).

La prueba de tensin es un ensayo que permite conocer las caractersticas de un material cuando se

somete a esfuerzos de traccin, ya que mediante esta prueba se puede conocer qu tipo de material

y que caractersticas necesitamos que tenga un material para determinados objetivos.

OBJETIVO GENERAL:

Analizar el comportamiento de el acero al ser sometidos a un esfuerzo de tensin uniaxial.

OBJETIVO ESPECFICOS:

Realizar el ensayo a Tensin de una varilla de acero en donde se obtendrn datos para el clculo del mdulo de elasticidad, limite elstico, esfuerzo ltimo, a la tensin, esfuerzo de rotura, porcentaje de alargamiento y de reduccin de rea entre otras; para construir e interpretar la grfica esfuerzo vrs deformacin.

Observar y reconocer las posibles diferencias que presentan los diversos materiales en cuanto a ductilidad y fragilidad.

Medir la resistencia a fluencia o esfuerzo de fluencia del tipo de acero ensayado.

DESCRIPCIN DEL ENSAYO DE TRACCIN:

Los ensayos estticos de tensin y de compresin son los ms realizados, adems de ser los ms

simples de todos los ensayos mecnicos. Estos ensayos implican la normalizacin de las probetas con

respecto al tamao, forma y mtodo de preparacin y la de los procedimientos de ensayo; para

nuestro caso:

Se utiliza una barra de muestra de 60 cm, de la cual se selecciona una longitud calibrada de 20 cm.

Antes de iniciar se debe medir el dimetro inicial de la barra para calcular el rea transversal; este

procedimiento de medicin es efectuado con un gran cuidado y debe implementarse la correcta

utilizacin del calibrador pie de rey. En la longitud calibrada se coloca el extensmetro que nos ayuda

a leer los valores de deformacin. El extensmetro utilizado da valores de 0.001 pulgadas.

Luego la barra se coloca en la mquina y se debe fijar de manera que no se suelte. Cuando todo esta

listo se comienza a aplicar la carga. En ese momento se debe poner atencin a la lectura del

extensmetro ya que es muy lenta, pero a medida que se aumentan las cargas la deformacin se

produce ms rpidamente.

Antes de llegar al valor de la carga mxima se retira el extensmetro de la probeta para evitar

daarlo. Luego de pasar la carga mxima el valor de la carga comienza a bajar hasta que llega el

momento de la fractura.

Despus de la falla de la probeta se retira de la mquina y se debe medir el rea final, la longitud

final calibrada. Con estos valores es posible proceder a iniciar los clculos para realizar el diagrama

de esfuerzo contra deformacin.

Del diagrama se obtienen: Esfuerzo de fluencia, Esfuerzo ltimo, Esfuerzo de Ruptura, %de

Elongacin y Reduccin de rea, Relacin de Poisson, Modulo de Elasticidad, Tenacidad y Modulo

de Resiliencia.

Con los resultados obtenidos vamos a conocer cmo se comporta el material cuando se le aplican

cargas, por lo que tendremos los parmetros necesarios para tomar una decisin si el material que

hemos ensayado puede ser utilizado en la aplicacin deseada o si es mejor cambiarlo. Debido a que

realizar un ensayo cada vez que se va a realizar un proyecto saldra demasiado costoso, se han

normalizado los ensayos y de esta manera se certifican los materiales que se adquieren.

La norma del ensayo realizado en el laboratorio est regulada por la ASTM 615.Estos ensayos son

muy tiles en la ingeniera porque ayudan a tomar mejores decisiones en cuanto a que material

utilizar para determinada aplicacin, as como para certificar y garantizar que un proyecto cumple

con los estndares de calidad que se requieren a nivel mundial.

ANALISIS DE RESULTADOS

Condiciones Iniciales

Tipo de material Acero Comercial (No normalizado)

Dimetro nominal 5/8 pulg=1.5875cm

rea transversal nominal 1.979 cm2

Longitud total de la muestra 60.5 cm

Peso de la muestra 923 gr

Dimetro Inicial D0 1.53 cm

rea Transversal Inicial A0 1.8385cm2

Longitud Inicial L0 (Calibrada) 20 cm

DEFORMACION UNITARIA ()

ESFUERZO (MPA)

0.000127 26.67935817

0.000127 53.35871634

0.000127 80.03807452

0.000127 106.7174327

0.000127 133.3967909

0.000254 160.076149

0.000254 186.7555072

0.000254 213.4348654

0.000254 240.1142236

0.000254 266.7935817

0.000254 293.4729399

0.000381 320.1522981

0.000381 346.8316562

0.000381 373.5110144

0.000508 400.1903726

0.000508 426.8697308

0.000508 453.5490889

0.000635 480.2284471

0.00254 506.9078053

0.00635 533.5871634

0.00762 560.2665216

0.0127 586.9458798

0.01778 613.625238

0.02032 640.3045961

0.022225 666.9839543

0.02794 693.6633125

0.03302 720.3426707

0.0381 747.0220288

0.04318 693.6633125

FUERZA (KgF)

FUERZA (N)

DEFORMACION (IN)10

DEFORMACION (M) AREA (m)

500 4905 1 0.0000254 0.00018385

1000 9810 1 0.0000254 0.00018385

1500 14715 1 0.0000254 0.00018385

2000 19620 1 0.0000254 0.00018385

2500 24525 1 0.0000254 0.00018385

3000 29430 2 0.0000508 0.00018385

3500 34335 2 0.0000508 0.00018385

4000 39240 2 0.0000508 0.00018385

4500 44145 2 0.0000508 0.00018385

5000 49050 2 0.0000508 0.00018385

5500 53955 2 0.0000508 0.00018385

6000 58860 3 0.0000762 0.00018385

6500 63765 3 0.0000762 0.00018385

7000 68670 3 0.0000762 0.00018385

7500 73575 4 0.0001016 0.00018385

8000 78480 4 0.0001016 0.00018385

8500 83385 4 0.0001016 0.00018385

9000 88290 5 0.000127 0.00018385

9500 93195 20 0.000508 0.00018385

10000 98100 50 0.00127 0.00018385

10500 103005 60 0.001524 0.00018385

11000 107910 100 0.00254 0.00018385

11500 112815 140 0.003556 0.00018385

12000 117720 160 0.004064 0.00018385

12500 122625 175 0.004445 0.00018385

13000 127530 220 0.005588 0.00018385

13500 132435 260 0.006604 0.00018385

14000 137340 300 0.00762 0.00018385

13000 127530 340 0.008636 0.00018385

NOTA: Para obtener mejor visibilidad de la grfica fueron removidos algunos puntos en donde la

deformacin era la misma. Ver grafica con todos los puntos en anexo 1.

RESULTADOS FINALES

Dimetro final (cm) 1.25

Longitud final (cm) (tramo de calibracin) 23.2

Longitud final de probeta (cm) 63.7

Carga de fluencia (N) 88780.5

Carga mxima (N) 137830.5

Carga de ruptura (N) 127530

Tipo de fractura Diagonal

Elongacin (%) % 16

Mdulo de elasticidad (Gpa) 210.07

Esfuerzo de fluencia (Mpa) 482.8963

Esfuerzo ultimo (Mpa) 749.699

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 0,005 0,01 0,015 0,02 0,025 0,03 0,035 0,04 0,045 0,05

ESFU

ERZO

(MP

A)

DEFORMACION ()

Diagrama Esfuerzo - Deformacion

CLCULOS REALIZADOS

% Elongacin:Lf-L0)/L0]* 100% Sustituyendo valores: [(23.2 20)/20] * 100%= 16%

% Reduccin de rea: (A1A0/ A0) *

100%A1= 1.227 cm2 A0 =1.8385 cm2

% Reduccin de rea: [(1.227 1.8385)/ 1.8385] * 100%

% Reduccin de rea: 33.26%

Relacin de Poisson lateralaxial (En este caso: Reduccin de rea / Alargamiento)

Mdulo de elasticidad

E =

E = ( Sustituyendo valores:

E = (160.076149 MPa133.3967909 MPa)/ (0.000254-0.000127)

E = 210.07 GPa

La tenacidad es el rea bajo la curva desde el origen hasta el punto de ruptura. Utilizando una aproximacin se dividi en reas el rea bajo la curva, las cuales Sumadas proporcionan el valor del mdulo de tenacidad. T= 54277983 J/m3

OTRA FORMA: Segn la tendencia de la grafica en Excel nos dio la ecuacin

presentada la cual podemos integrar y poder tener un valor mas preciso ocupando como

limites de 0 hasta 0.4318 que hasta donde llego la deformacin.

y = 98.33ln(x) + 1054. R = 0.057132 (porcentaje de error)

T= 55345673 J/m3

Mdulo de Resilencia es el rea bajo la curva dentro del rango elstico.

Utilizando una aproximacin por reas, se obtuvo el valor del Mdulo de Resiliencia Asumiendo un tringulo de base =0.000635, y altura =480.2284471Mpa

r = 152472.532 J/m3

Esfuerzo de fluencia.

= Ffluencia/rea

=88780.5/ 0.00018385 = 482.8963 Mpa

Esfuerzo ultimo.

=Fmxima/rea=137830.5/0.00018385 = 749.699 MPa

ANALIZAMOS LOS DATOS PROPORCIONADOS DEL ACERO CON DIMETRO 6CM

ESFUERZO DE FLUENCIA ESFUERZO ULTIMO

ESFUERZO DE

RUPTURA MDULO DE

ELASTICIDAD

Pa Pa Pa E1=189.78GPa

Pa Pa

5705033.5Pa E2=183.76Gpa

Pa Pa

5505700.8Pa E3=175.82GPa

-1E+08

0

100000000

200000000

300000000

400000000

500000000

6000000001 8

15

22

29

36

43

50

57

64

71

78

85

92

99

10

61

13

12

01

27

13

41

41

14

81

55

16

21

69

17

61

83

19

01

97

20

4

21

12

18

22

5

ESFU

ERZO

(MP

a)

DEFORMACION ()

GRAFICA ESFUERZO - DEFORMACION TEN-D6

ENSAYO 1 ENSAYO 2 ENSAYO 3

CONCLUSIONES

Al realizar el ensayo a tensin observamos el comportamiento de la probeta cuando se le aplicaron diferentes cargas, y en los resultados se obtuvo un lmite Fluencia de 482.896382 MPa y se establece que la varilla es de grado 69 ya que no estaba especificado en la muestra de acero.

El ensayo de traccin nos permite determinar si un material cumple o no con los estndares de calidad con los que se venden.

El lmite de fluencia y el grado de la probeta obtenidos en el ensayo de acuerdo a la NORMA

ASTM 615 se encuentran dentro del rango de 420 y 520 MPa, con un grado de 60 y 75 respectivamente con lo cual podemos indicar que las caractersticas de la probeta son aceptadas dentro de la normativa, por lo tanto el material puede ser utilizado.

Al someter la probeta al ensayo se obtuvo un comportamiento dctil al presentarse un valor de elongacin de 16%.

Bibliografa

AMERICAN SOCIETY FOR TESTING MATERIALS ASTM, 615

Smith, William F. (2006) Fundamentos de la ciencia e ingeniera de materiales. 4 Edicin McGraw-Hill. Mxico.

MECANICA DE MATERIALES, QUINTA EDICION, FERDINAND P. BEER.

ANEXOS

ANEXO 1.

0

100

200

300

400

500

600

700

800

0 0,005 0,01 0,015 0,02 0,025 0,03 0,035 0,04 0,045 0,05

ESFU

ERZO

S (M

PA

)

DEFORMACION ()

GRAFICO ESFUERZO - DEFORMACION