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30-10-16
ENSAYO DE FLEXIÓN ESTÁTICA
CIENCIA DE MATERIALES
Miguel García Alonso
Grado en Ingeniería Mecánica
30-10-16
El ensayo de flexión estática se puede aplicar en materiales cerámicos, con la
condición de que tengan un grosor suficiente, en materiales poliméricos con cierta
plasticidad y en fundiciones con un grosor suficiente. En los aceros se lleva a cabo un
ensayo de tracción y compresión y si tienen mucha plasticidad, se lleva a cabo un
ensayo plegado (que no llega a la fractura).
Para llevar a cabo esta práctica nos hemos valido de los siguientes instrumentos:
La máquina universal: es una máquina semejante a una prensa con la que es posible
someter materiales a ensayos de tracción y compresión para medir sus propiedades. La
presión se logra mediante placas o mandíbulas accionadas por tornillos o un sistema
hidráulico. Esta máquina es ampliamente utilizada en la caracterización de nuevos
materiales. Así por ejemplo, se ha utilizado en la medición de las propiedades de tensión
de los polímeros.
El reloj comparador: es un instrumento de medición de dimensiones que se utiliza para
comparar cotas mediante la medición indirecta del desplazamiento de una punta de
contacto esférica cuando el aparato está fijo en un soporte. Consta de
un mecanismo de engranajes o palancas que amplifica el movimiento del vástago en un
movimiento circular de las agujas sobre escalas graduadas circulares que permiten
obtener medidas con una precisión de centésimas o milésimas de milímetro. Tiene 200
divisiones y cada división corresponde a 0,005mm.
∆y = aguja pequeña + 0,005 x aguja grande
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Hemos trabajado con los siguientes elementos:
Acero C55 (Acero del 0,55% de carbono) ∆y=!
B B=10,13mm ∆y=11,85mm
H=10,08mm L=240
H L’=379mm
D=12mm ∆y=11,95mm
L’=385mm
B B= 30mm ∆y=12mm
H H=6mm
L’=197mm
Fundición (FRÁGIL) ∆y≈0
D=35mm
L’=153mm
Arcilla cocida (FRÁGIL) ∆y≈0
B=100mm L=100mm
B H=6,72mm F=7060,79N
H L’=200mm
Laminado. Compuesto polimérico de estratos de madera prensados con resinas
(aglutinantes poliméricos) ∆y=!
B=100mm ∆y=19,9mm
B H=5,72mm L=140mm
H L’=200mm
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Se conoce por módulo de rotura (σmr) la máxima tensión que un material puede
soportar al ser traccionado antes de que se produzca necking, que es cuando la sección
transversal del espécimen se comienza a contraer de manera significativa. Su medida es
el Pascal (Pa) o N/mm2.
El σmr del acero es de 950 N/mm2 y el del laminado es de 80 N/mm2
Las fórmulas del σmr varían según el tipo de probeta. Nosotros trabajaremos con las
siguientes:
Probetas cilíndricas:
σ𝑚𝑟 = 3 ∗ 𝐹 ∗ 𝐿 / 𝑟2 ∗ 𝜋
Probetas prismáticas:
σm𝑟 = 3 ∗ 𝐹 ∗ 𝐿 / 𝐻2 ∗ 𝐵 ∗ 2
El módulo de Young o módulo de elasticidad viene dado por la siguiente fórmula:
𝐸=𝐹∗𝐿3 / 48∗𝐼∗𝑓
Llamamos F a la fuerza ejercida por la máquina universal sobre el objeto con el
que estamos trabajando.
𝐹=σ𝑚𝑟∗𝑟2∗𝜋 / 3∗𝐿
Llamamos I a la inercia y también su fórmula varía según el tipo de probeta que
utilicemos. Trabajaremos con las siguientes fórmulas:
Probetas cilíndricas:
𝐼 = 𝑑4 ∗ 𝜋 / 64
Probetas prismáticas:
𝐼 = ℎ4 ∗ 𝑏 / 12
Llamamos f a la flecha que es la deformación que sufre la probeta y es medida con
el reloj comparador visto anteriormente.
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A continuación vamos a sacar la fuerza de los distintos materiales:
* Acero de sección circular. F=2583,99N
* Acero de sección cuadrada. F=2716,13N
* Acero de sección rectangular. F=6218,18N
* En la fundición se obtuvo en el laboratorio. F=7060,79N
* Arcilla cocida. La fuerza que hay que ejercer es tan pequeña que se desprecia.
* Laminado. F=223,98N
La inercia en cada caso será:
* Acero de sección circular. I=16286,016
* Acero de sección cuadrada. I=864,18
* Acero de sección rectangular. I=540
* Laminado. I=422
* Arcilla cocida. I=2562,89
* Fundición. I=1345,76
El módulo de elasticidad de cada caso será:
* Acero de sección circular. E=15745,65
* Acero de sección cuadrada. E=76352,026
* Acero de sección rectangular. E=241,898
* Laminado. E=897,43
