Ensayos de tensin y compresinLa resistencia de un material
depende de su capacidad para soportar una carga excesiva sin
presentar deformacin o falla. Esta propiedad es inherente al propio
material y debe determinarse mediante la experimentacin.
Una de las pruebas ms importantes a este respecto es el ensayo
de tensin o compresin. Aunque a partir de esta prueba se pueden
establecer varias propiedades mecnicas importantes de un material,
se utiliza principalmente para determinar la relacin entre el
esfuerzo normal promedio y la deformacin normal promedio en muchos
materiales de ingeniera como metales, cermicas, polmeros y
materiales compuestos.
Durante la prueba se registran los datos de la carga aplicada P
a intervalos frecuentes, la informacin se lee en la pantalla de la
mquina o se toma de un lector digital. Adems, se mide el
alargamiento d = L - L0 entre las marcas hechas en la probeta
utilizando un calibrador o bien un dispositivo ptico o mecnico
llamado extensmetro. Este valor de d (delta) se utiliza para
calcular la deformacin normal promedio en la probeta.
Diagrama de esfuerzo-deformacinPara la realizacin de los
ensayos, no es posible preparar una probeta que coincida con los
tamaos A0 y L0 de cada elemento estructural. En su lugar, los
resultados de los ensayos deben reportarse de manera que puedan
aplicarse a un elemento de cualquier tamao.
Diagrama esfuerzo-deformacin convencional. Se puede determinar
el esfuerzo nominal o de ingeniera al dividir la carga aplicada P
entre el rea A0 de la seccin transversal original de la probeta. En
este clculo se supone que el esfuerzo es constante en la seccin
transversal y en toda la longitud calibrada.
La deformacin nominal o de ingeniera se determina de manera
directa al leer el medidor de deformacin, o al dividir el cambio d
en la longitud calibrada de la probeta entre la longitud calibrada
original L0 de la probeta.
Si los valores correspondientes de s y P se trazan de manera que
el eje vertical sea el esfuerzo y el eje horizontal sea la
deformacin, la curva resultante se llama diagrama de
esfuerzo-deformacin convencional. Esto se debe a que los resultados
en realidad dependen de variables tales como la composicin del
material, imperfecciones microscpicas, la forma en que se fabrica,
la rapidez con que se aplica la carga y la temperatura durante la
realizacin del ensayo.A continuacin se analizarn las caractersticas
de la curva de esfuerzo- deformacin convencional para el acero, un
material que se usa de manera frecuente para fabricar elementos
estructurales y mecnicos.Empleando el mtodo descrito con
anterioridad, el diagrama de esfuerzo- deformacin caracterstica
para el ensayo de acero es el que se muestra en la figura 3-4. El
comportamiento elstico del material se produce cuando las
deformaciones en la probeta estn dentro de la regin triangular (en
gris claro) que se muestra en la figura 3-4. Aqu la curva es en
realidad una lnea recta en la mayor parte de la regin, de modo que
el esfuerzo es proporcional a la deformacin. Sin embargo, el lmite
elstico para el acero se determina en muy pocas ocasiones, debido
que se encuentra muy prximo al lmite de proporcionalidad y, por lo
tanto, es muy difcil de detectar.
Cedencia: Un ligero aumento en el esfuerzo por encima del lmite
elstico generar un rompimiento del material y ocasionar que ste se
deforme de manera permanente. El esfuerzo que causa la cedencia se
llama esfuerzo de cedencia o punto de cedencia, sY, y la deformacin
que se produce se denomina deformacin plstica. Observe que despus
de haber alcanzado el punto de cedencia, la probeta seguir
alargndose (deformndose) sin ningn incremento en la carga, como se
muestra en la figura 3-4. Cuando termina la cedencia, la probeta
puede soportar un aumento de la carga, lo que resulta en una curva
que asciende continuamente pero que se vuelve ms plana hasta llegar
a un esfuerzo mximo conocido como esfuerzo ltimo, su. En lugar de
emplear siempre el rea de la seccin transversal y la longitud
originales de la probeta para calcular el esfuerzo y la deformacin
(de ingeniera), se podra utilizar el rea de la seccin transversal y
la longitud reales de la probeta en el instante en que se mide la
carga. Sin embargo, en el diagrama s-P verdadero, el rea real A
dentro de la regin de estriccin siempre es decreciente hasta la
fractura, s f , por lo que el material soporta en realidad un
esfuerzo creciente, ya que s = P>A.Aunque los diagramas de
esfuerzo-deformacin verdadero y convencional son diferentes, la
mayor parte del diseo de ingeniera se hace para que el material
soporte un esfuerzo dentro del rango elstico. La deformacin
verdadera hasta el lmite elstico permanecer lo suficientemente
pequea para que el error al usar valores de ingeniera de s y P sea
pequeo (aproximadamente 0.1 por ciento) en comparacin con sus
valores verdaderos.sta es una de las principales razones por las
que se usan diagramas de esfuerzo-deformacin convencionales.Los
conceptos anteriores se pueden resumir haciendo referencia a la
figura 3-6, donde se muestra un diagrama de esfuerzo-deformacin
convencionalreal para una probeta de acero de bajo carbono. Con el
fin de destacar los detalles, la regin elstica de la curva se
muestra en un tono gris usando una escala de deformacin exagerada,
que se muestra en el mismo tono gris. Al evaluar el comportamiento,
se observa que el lmite de proporcionalidad se alcanza en spl = 35
ksi (241 MPa), donde Ppl = 0.0012 pulg>pulg, seguido de un punto
de cedencia superior de (sY)u = 38 ksi (262 MPa), despus se
presenta el punto de cedencia inferior (sY)l =36 ksi (248 MPa).
UNIVERSIDAD DE COLIMA
FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA ELECTRICA
MECANICA DE MATERIALES
SELENE CARDENAS RODRIGUEZ
RESUMEN
CRISTOBAL OCHOA LOPEZJULIAN SANCHEZ BARAJASFERNANDO PICHARDO
MORAN
3G
05 DE OCTUBRE DEL 2015
