LABORATORIO REPORTES, Ejercicios de Mecánica

¡Descarga LABORATORIO REPORTES y más Ejercicios en PDF de Mecánica solo en Docsity! ING234L Laboratorio de Mecánica de Sólidos Deformables Sección 04 Realizado: 2022-11-09 Entregado: 2022-11-19 Tensión con y sin extensómetro en probetas metálicas (aluminio y acero) Nayely A. Calderón Muñoz ID: 1099397 Resumen—El siguiente es un informe del primer ensayo del laboratorio, sometimos dos probetas de metal (aluminio y acero) a pruebas de cargas axiales, específicamente tensión, para ver cómo se comportan estos materiales y así analizar sus propiedades. Nos basamos en la normativa ASTM B-557-15 para validar el ensayo con la probeta de aluminio, y la norma E8 para probeta de acero, en este reporte sólo analizaremos los datos de la probeta plana de aluminio, obteniendo como resultados el gráfico de carga-deformación y el cálculo de propiedades importantes del material. Abstract— The following is a report of the first laboratory test, we subjected two metal specimens (aluminum and steel) to axial load tests, specifically tension, to see how these materials behave and thus analyze their properties. We rely on the ASTM B-557-15 standard to validate the test with the aluminum test tube, and the E8 standard for the steel test tube. In this report we will only analyze the data from the flat aluminum test tube, obtaining as results the graph of load-deformation and the calculation of important material properties. I. PALABRAS CLAVES - Anisótropo: Dicho de una sustancia o de un cuerpo que posee propiedades físicas distintas según la dirección en que se mide [1]. - Isotrópico: Un material es isotrópico si sus propiedades mecánicas y térmicas son las mismas en todas las direcciones [2]. - Tenacidad: propiedad de los materiales que consiste en la capacidad de absorber energía de deformación en grandes cantidades, antes de sufrir roturas [3]. - Elasticidad: cualidad de cualquier objeto de recuperar su forma anterior luego de ser deformado ejerciendo fuerza [4]. - Deformación: cambio que sufre un cuerpo o cosa tras haberle aplicado una serie de fuerzas externas, como tensión o compresión, que producen la variación de su tamaño o forma natural [5]. - Diagramas esfuerzo-deformación: es una representación gráfica, que resulta de representar los esfuerzos que sufre un material en función de la deformación que experimenta al mismo tiempo [6]. - Resiliencia: la propiedad de un material que permite que recupere su forma o posición original después de ser sometido a una fuerza de doblado, estiramiento o compresión [7]. - Fluencia: o cedencia es la deformación brusca de la probeta sin incremento de la carga aplicada que se puede llegar a producir en el ensayo de tracción (depende del material, algunos experimentan fluencia, otros no). [8]. - Tensión: Estado de un cuerpo sometido a la acción de fuerzas opuestas que lo atraen [1]. - Esfuerzo último: Es el valor máximo del esfuerzo de ingeniería que se puede aplicar sobre el material. [9]. II. INTRODUCCIÓN Los ensayos de materiales se emplean para hacer pruebas de las propiedades de un material, en las industrias se hacen con el fin de detección y evaluación de defectos, análisis de fallas y para la investigación básica de la resistencia de materiales. El siguiente documento es un informe del ensayo de tensión con y sin extensómetro a una probeta de aluminio, en la ingeniería es fundamental que se apliquen estos conocimientos, ya que, para todo diseño necesitamos saber las propiedades y características de los materiales para así saber y especificar bajo qué condiciones debe trabajar, además, en el ensayo se validan normativas estándares, aportándonos el conocimiento de éstas, porque en el ejercicio profesional serán primordiales. En el ensayo se utilizó la máquina INSTRON para tensionar el material, esta máquina nos da como resultado los datos de esfuerzo-deformación del metal, a partir de esto hacemos los análisis y conclusiones de lugar. 1 Informe #02 Unidad 3 Nayely Calderón, estudiante de ingeniería mecatrónica, INTEC ID 1099397([email protected]) G. Módulo de tenacidad (7) u= σ2 2 E = E ϵ 2 2 E=Módulo deelasticidad H. Módulo de Young (8) E= σ2−σ 1 ε2−ε1 σ=Esfuerzo axial ϵ=Deformaciónunitaria axial VII. DATOS - Dimensiones de la probeta: Fig 01. Plano de probeta aluminio 4 Fig.02. Dimensiones de la probeta calibradas - Informaciones dadas de la ejecución del ensayo o para el desarrollo de la práctica: TABLA I. PARÁMETROS PARA EL ENSAYO Temperatura ambiental 23.4 ºC Velocidad de ensayo V1 = 0.010 mm/min V2 = 22.78 mm/min Longitud de galga 50 mm Área transversal 75.64 mm - Pie de rey: Capacidad máxima 150mm. Buenas condiciones, fecha de calibración no vista. - Datos de los ejercicios que se tiene que desarrollar: TABLA II. ASIGNACIONES Unidad 3  Haga un análisis de las configuraciones de los ensayos ejecutados para determinar la conformidad con el método de ensayo. Detalle las desviaciones al método encontradas y analice el impacto de dichas desviaciones sobre los resultados del ensayo.   Realizar el diagrama carga-deformación, así como el diagrama esfuerzo normal - deformación unitaria para cada probeta.  Calcular módulo de Young, coeficiente de poisson, módulo de rigidez, límite de proporcionalidad, esfuerzo de fluencia, esfuerzo último, energía total de deformación, módulo de resiliencia, módulo de tenacidad.  VIII. RESULTADOS a. Análisis de las configuraciones del ensayo para determinar conformidad con método de ensayo: 5 Las condiciones climáticas eran adecuadas para el desarrollo del ensayo, se especifica que debe estar entre 10 ºC – 38 ºC, en el laboratorio habían 23.4 ºC. Las medidas que debería tener la probeta que ensayamos son las siguientes: Fig.03. Medidas de probeta según norma. Vemos que no se cumple con todas las medidas, es decir, se pasan del rango de tolerancia, y, además, la probeta nos es totalmente simetría, esto causa ruidos en nuestras gráficas, asumimos que no es causa de una gran desviación. Los equipos de medición que utilizamos en el laboratorio estaban debidamente calibrados. Los parámetros para el ensayo fueron tomados de la probeta medida, y de la norma. b. Cálculos A. Diagrama carga-deformación. Probeta de aluminio Fig.04. Diagrama carga-deformación. B. Diagrama esfuerzo normal - deformación unitaria. Probeta aluminio Para calcular la deformación unitaria dividimos la deformación entre la longitud de galga y para esfuerzo normal dividimos carga entre sección trasversal de la probeta. 6 u= E δ 2 2 L2 u= 7776∗(201−200) 2 2(200) 2 =0.0972 N /mm2 H. Módulo de resiliencia (6) ur= σ pl 2 2E ur= 187.632 2(7776) =2.26 N /mm2 I. Módulo de tenacidad (7) u= σ2 2 E = E ϵ 2 2 u= σ2 2 E = E ϵ 2 2 = 7776∗( 201−200 200 ) 2 2 =0.0927 N /mm2 IX. DISCUSIÓN DE RESULTADOS TABLA III. Comparación de resultados Propiedades del aluminio Experimental Valores investigados Módulo de Young 7776 N/mm2 69500 MPa Coeficiente de Poisson 0.4 0.33 Módulo de rigidez 2777.143 N/mm2 26.300 MPa Límite de proporcionalidad 187.63 N/mm2 100 – 150 N/mm2 Esfuerzo de fluencia 195.60 N/mm2 275 MPa Esfuerzo último 226.88 N/mm2 310 MPa Ruptura 143.36 N/mm2 110-130 N/mm2 Aquí comprobamos los valores obtenidos en el apartado anterior, se obtuvieron valores muy acertados en el ensayo. El aluminio es un material de buena resistencia a la corrosión, baja densidad, alta relación resistencia-peso y gran tenacidad a la fractura. La probeta que utilizamos fue mecanizada, según con la norma algunas medidas se desvían mucho del margen de error permitido, aunque para fines de probar el material la máquina se ajusta a las medidas reales del espécimen, y con el diagrama de esfuerzo normal- deformación unitaria se puede generalizar sobres las propiedades del material. Las 9 condiciones ambientales en que fue ejecutado el ensayo estaban dentro del margen, además, se tomaron en cuenta las medidas impuestas en el informe y se verificó que la probeta cumplía con las condiciones requeridas. X. CONCLUSIONES El aluminio tiene propiedades físicas que lo hacen único, como su ligereza y su resistencia a la corrosión. Además, podemos añadir que tiene una buena maleabilidad, una excelente conductividad eléctrica y una buena conductividad térmica. El aluminio no es tan tenaz, pero no se corroe. Es un material blando y maleable. En estado puro tiene un límite de resistencia en tracción de 160-200 N/mm² (160-200 MPa). Tiene la capacidad de servir como aislante del proceso de oxidación (es un material inoxidable en revestimiento). Concluimos que el ensayo obtuvo buenos resultados, el margen de error se dio debido a las medidas de la probeta, en especial la longitud de galga, en la norma específica que debe tener 50mm, y utilizamos esa longitud en el ensayo, las medidas del laboratorio sobrepasan esta cantidad con un margen de error muy amplio, medimos aproximadamente 76mm, la medida la consideramos no tan exacta por la forma de la galga, porque con el pie de rey debimos medirla por encima de la probeta, además, esa parte de la pieza tenía curvaturas y no eran simétricas, pero si estamos seguros que sobrepasa el margen de error de la norma. REFERENCIAS [1]. Diccionario Real Academia de la Lengua Española. (2021) Recuperado: https://dle.rae.es/de [2]. Ayuda SolidWorks. Materiales isotrópicos y orto-trópicos. Recuperado: https://help.solidworks.com/2011/spanish/SolidWorks/cworks/LegacyHelp/Simulation/Materials/ Isotropic_and_Orthotropic_Materials.htm#:~:text=Un%20material%20es%20isotr%C3%B3pico%20si,estructura%20microsc %C3%B3pica%20no%20es%20homog%C3%A9nea. 2011. [3]. Coluccio Leskow E. (2021) Tenacidad.Concepto. De, Recuperado: https://concepto.de/tenacidad/. [4]. Elasticidad. En: Significados.com, Recuperado: https://www.significados.com/elasticidad/ [5]. Deformación. En: Significados.com, Recuperado: https://www.significados.com/deformacion/ [6]. Deingenierias.com, Diagrama esfuerzo deformación, Recuperado: https://deingenierias.com/el-acero/diagrama-esfuerzo- deformacion/, julio 24 del 2019. [7]. AreaTecnólogica, RESILIENCIA MATERIALES, Recuperado: https://www.areatecnologia.com/materiales/resiliencia- materiales.html [8]. QUÍMICA.ES. Fluencia, Recuperado: https://www.quimica.es/enciclopedia/Fluencia.html [9]. Propiedades Mecánicas. 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