Practica 2 de CTM 2022, Ejercicios de Ingeniería Ciencia y Tecnología

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INFORME TÉCNICO:

ENSAYO DE TRACCIÓN

Juan Talavera

Oriol de Lapuente

Albert Plaza

M 31 - 23 /03/202 2

Resumen

El objetivo de esta práctica es saber cómo reacciona una probeta de hierro a una máquina que hace que se extienda. El material utilizado ha sido una probeta de acero, que inicialmente tenía una longitud de 35,35 mm y un diámetro de 5,133 mm, después de someterse a la máquina, su longitud final es de 3 7 , 20 mm y su diámetro final es de 4,17mm.

Introducción

En este trabajo, se ha hecho una medición de propiedades relacionadas con la resistencia a la tracción de una probeta cilíndrica metálica a una máquina que hace una carga y estira longitudinalmente el material ensayado.

Materiales,metodología y proceso

Lo primeroes medir con un pie de rey de la longitud y el diámetro de la probeta de acero y una vez hechas las mediciones introducimos la probeta a lamáquina. Hemos calculado las magnitudes medibles en un ensayo de tracción según la normativa UNE-EN ISO 68 92 - 1:2020. Los parámetros normalmente utilizados para describir la curva del ensayo de tracción son: límite elástico, resistencia a la tracción, porcentaje de alargamiento hasta la rotura y estricción. Los dos primeros son parámetros relacionados con la resistencia a la tracción, mientras que los otros dos indican ductilidad. También puede determinarse el módulo de elasticidad del material, el módulo de resiliencia y el módulo de tenacidad. Primero de todo durante el proceso de la máquina de ejercer fuerza sobre la probeta para producir su alargamiento, hemos registrado la fuerza utilizada y la diferencia de longitud para conseguir los siguientes datos: ● La tensión, que se ha calculado dividiendo la fuerza entre la superficie inicial, y la deformación unitaria o lineal (e) dividiendo los alargamientos entre la longitud inicial. ● La deformación lineal real se ha calculado con la siguiente fórmula: ● La tensión real, es decir, la fuerza que actúa en una sección de la probeta en un instante determinado es: ● Con estos datos hemos hecho el diagrama tensión-deformación lineal, y además, se ha comparado este con otro diagrama de tensión real-deformación real. ● Posteriormente, para calcular el módulo de Young (E), hemos utilizado el diagrama tensión-deformación y hemos encontrado la fórmula de la recta pendiente (y = mx+n), donde la m es el módulo de Young (E), ya que: ● Para conseguir el límite elástico convencional realizamos sobre el gráfico tensión- deformación lineal a una distancia a la deformación del 0,2% la longitud inicial, sobre el eje de abscisas una paralela al tramo recto pendiente (E), cuando esta corta con la curva de la gráfica encontramos el valor del límite buscado. ● Durante el proceso de deformación plástica del material se le aplica diferentes valores crecientes para seguir deformando el material. Resistencia a la tracción o tensión máxima (Rm) es el valor máximo de las tensiones aplicadas. Por lo tanto

Con los datos obtenidos por la máquina del ensayo de tracción de Fuerza y alargamiento se han realizado tanto el gráfico de estas dos magnitudes como el de la curva Tensión- Deformación (e) calculados para cada valor del alargamiento y surespectiva fuerza aplicada. Se han superpuesto en el gráfico tensión-deformación los propios valores dados por la máquina ( ingenieril ) y los calculados como valores ‘ reales ’, usando las fórmulas 𝜎 = 𝐹 𝑆o

∆𝐿−𝐿𝑖 𝐿𝑖 ,𝜎𝑟𝑒 = 𝜎 0 ( 1 + 𝑒), 𝜀 = ln( 1 + 𝑒). Sobre la curva tensión-deformación, en la zona elástica correspondiente a la parte que se asimila a una recta, se ha deducido la ecuación de esta, cuya pendiente se corresponde con el módulo de Young (E) de valor 3*10^7Pa que proviene de la leyde Hooke y es igual a Tensión unitaria/ deformación lineal.

El límite elástico convencional (0,2%) , se ha calculado trazando una recta paralelaa la zona elástica de la curva, es decir de pendiente E, y que corta el eje de abcisas a una distancia del 0,2% de deformación respecto a la longitud inicial de la probeta 𝑒 = 0 , 2 %∗𝐿𝑖 𝐿𝑖

Tiene un valor aproximado de Pa, es el punto gráfico donde se cruzan las funciones. La resistencia a la tracción es el valor más alto de tensión que ejerce la máquina es 994992296,2 N El alargamiento o ductilidad (A) y el coeficiente de estricción (Z) son porcentajes de cuanto se ha alargado y estrechado la probeta debido al esfuerzo de tracción. A = 5, % y Z = 33,92497 %. Por último, el módulo de resiliencia , que es la energía almacenada por unidad de volumen hasta el límite elástico, se ha calculado tanto usando su propia fórmula como aproximando la curva de tensión hasta el límite elástico a una función polinómica de grado 6 y calculando la integral definida hasta una deformación linealde 0,18 correspondiente al límite elástico. Los valores son: Calculado con la fórmula: 3857136119 J/m^3 Calculado con la integral definida de la función, que es el área bajo su curva: 71405945 , 19 J/m^3 El módulo de tenacidad que corresponde a la energía almacenada por unidad de volumen hasta el momento de la rotura de la probeta se ha calculado aproximando la función de la curva Tensión-Deformación y calculando la integral definida de toda esta, que es el área bajo su curva. El valor es: 99285209,46J/m^3

R

P 0,