UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE FACULTAD DE INGENIERÍA Departamento de Ingeniería Mecánica Carrera www.dimec.usach.cl Área:………………………… GUÍA DE LABORATORIO RESISTENCIA DE MATERIALES 15159 NIVEL 04 NOMBRE EXPERIENCIA : ENSAYO DE TRACCIÓN CÓDIGO EXPERIENCIA : E981 PROFESOR DE TEORÍA : POFESOR DE LABORATORIO: DIMEC: Las Soforas 175, Estación Central Santiago Página 1 UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE FACULTAD DE INGENIERÍA Departamento de Ingeniería Mecánica Carrera ENSAYO DE TRACCION 1. Objetivos 1.1. Objetivos generales Familiarizar al alumno con el ensayo de tracción uniaxial para determinar propiedades físicas de los materiales y conocer su aplicación en el campo industrial, ya sea para medir constantes elásticas y propiedades de los materiales o controlar la calidad de diferentes aceros y aleaciones desarrollada por la industria manufacturera. 1.2. Objetivos específicos a) Capacitar al alumno para identificar en el laboratorio las diferentes máquinas de ensayo universal. Entre ellas, se puede identificar máquinas de ensayo de tracción de baja compliancia (baja flexibilidad) y, de alta compliancia (alta flexibilidad), con accionamiento hidráulico y accionamiento a través de tornillos, respectivamente. b) Capacitar al alumno en el ensayo normalizado de tracción según norma nacional proporcionada por el Instituto Nacional de Normalización (INN) y aplicación del Sistema Internacional de Unidades (SI) para expresar diversas magnitudes físicas. c) Familiarizar al alumno con las definiciones básicas de la resistencia de los materiales tales como esfuerzos, elongación, deformación, diagrama de fuerza versus deformación, fractura en material frágil y fractura en material dúctil. d) Determinar el esfuerzo o tensión de proporcionalidad, el límite elástico, el esfuerzo de fluencia, el esfuerzo máximo y el esfuerzo de ruptura. e) Determinar la deformación en puntos singulares del diagrama fuerza versus deformación. f) Capacitar al alumno en la determinación del módulo de elasticidad o módulo de Young. Página 2 UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE FACULTAD DE INGENIERÍA Departamento de Ingeniería Mecánica Carrera 2. Introducción Teórica 2.1. LEY DE HOOKE La ley de Hooke relaciona la fuerza axial P aplicada, la longitud L de la probeta, la sección transversal A, el módulo elástico E del material y la elongación ΔL correspondiente a una longitud inicial Lo. Así, se puede expresar mediante la siguiente ecuación: π = π¬πΊ ; π πππ π π = ππ³ = π· βπ³ ΛπΊ= π¨π π³π π·π³π π¨π π¬ 2.2. DEFINICION DE ESFUERZO Y DEFORMACION La tensión nominal en una probeta sometida a la fuerza axial P y que tiene una sección transversal inicial Ao está definida por: π· π=π¨ π La deformación convencional (ingenieril o aritmética) se define por la razón entre la elongación ΔL y la longitud inicial Lo de la probeta. ππ³ πΊπ = π³ π La deformación real se define por el logaritmo natural de la razón entre la longitud total final L y la longitud inicial Lo, es decir: πΊ = π³π π³ π³π Lo anterior es una consecuencia de la integración de la ecuación diferencial: π π³ π πΊ = π³ π Página 3 UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE FACULTAD DE INGENIERÍA Departamento de Ingeniería Mecánica Carrera La tensión real se define por la razón entre la fuerza axial P y la sección transversal Ao, esto es: π= π· π¨π 3. Montaje experimental 3.1. Equipos e instrumentos a utilizar • • • • Máquina universal de ensayo, marca Losenhausenwerk, capacidad 10 toneladas, Pie de metro Micrómetro. Probetas normalizadas de acero, aluminio, latón y bronce. En la fotografía 1 se muestra la máquina universal de ensayos Página 4 UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE FACULTAD DE INGENIERÍA Departamento de Ingeniería Mecánica Carrera Página 5 UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE FACULTAD DE INGENIERÍA Departamento de Ingeniería Mecánica Carrera Probetas a utilizar La figura indica las dimensiones de una probeta normalizada. Figuras: Dimensiones de las probetas 4. Procedimiento experimental 4.1. Descripción del Método a Seguir a) Medición del diámetro inicial de las probetas de acero, aluminio, bronce y latón. Registro de su longitud inicial. b) Reconocer los componentes constitutivos de la máquina de ensayos universales, tales como: Marco de carga, mordazas, sistema hidráulico de potencia y registro del diagrama de esfuerzos versus elongación, de acuerdo a la aplicación especificada por el profesor. c) Calibración de la máquina y variables a controlar. Elección adecuada del disco contrapeso para conocer la fuerza a fondo de escala. Página 6 UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE FACULTAD DE INGENIERÍA Departamento de Ingeniería Mecánica Carrera d) Ejecución del ensayo normalizado de tracción asistidos por el profesor, los alumnos registran las fuerzas singulares que se presentan en el ensayo de tracción. e) Obtención del diagrama esfuerzo versus elongación para cada uno de los ensayos efectuados. f) Dejar establecida la tabla con la estructura de datos experimentales a medir en el desarrollo del laboratorio. Longitud inicial y final; Diámetro inicial y final; Carga de fractura. MATERIAL Lo (inicial) [mm] Lf (final) [mm] φo (inicial) φf (final) [mm] [mm] ACERO 1 ACERO 2 ACERO 3 ACERO 4 COBRE 1 COBRE 2 COBRE 3 ETC Tabla 2. Carga y Deformación de las probetas ensayadas 5. Temas para interrogación Definición de módulo de elasticidad o módulo de Young Límite de proporcionalidad y/o límite de fluencia. Esfuerzo máximo y esfuerzo de ruptura. Deformación longitudinal. 6. Estructura del Informe Portada: la primera página (de presentación) debe indicar: Página 7 UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE FACULTAD DE INGENIERÍA Departamento de Ingeniería Mecánica Carrera - Nombre de la actividad, NOMBRE Y CORREO (quien asistió al laboratorio y trabajó en la confección del informe), Sección de laboratorio ( por ejemplo 0- L-36), Nombre del Profesor(a), Fecha de realización de la actividad. Fecha de entrega programada. Resumen del contenido del informe: no más de 1/3 de página, donde se señale brevemente lo realizado en la experiencia. Objetivos de la experiencia: deberán indicarse con claridad los objetivos del informe, sean estos generales, específicos, o ambos, según corresponda. Metodología experimental: descripción de la secuencia de actividades y consideraciones principales realizadas durante la experiencia, con especial énfasis en el detalle de aquellos aspectos claves para el buen desarrollo de la experiencia. Características técnicas de equipos, instrumentos e instalaciones: Se deberá anotar todos los datos referentes al tipo de instrumentos y equipos usados como la marca, escala de medición, sensibilidad, montaje, preparación, unidades de lectura, etc. Presentación de datos: los datos constituyen la información que se obtiene directamente de la experiencia, y a partir de los cuales, se trabaja las etapas consecuentes. Los datos deberán presentarse tabulados, con claridad tal que se “lean” directamente y no se “interpreten” a criterio del lector. Presentación de resultados: a partir de los datos tomados se obtienen los resultados, y sobre estos últimos se realiza el análisis. Al igual que los datos, los resultados deberán presentarse tabulados, con claridad tal que se comprendan correctamente y no se “interpreten” a criterio del lector. ¡No desarrolle cálculos!, sólo indique cómo los obtuvo y que fórmulas utilizó Análisis y Conclusiones: constituye la parte más importante del informe, pues aquí se pone de manifiesto el grado de compresión, asimilación y propuesta que el estudiante logró en la experiencia. En las conclusiones deben basarse en los datos tomados y los resultados calculados. Por lo tanto, el estudiante deberá esmerarse para resolver correctamente este punto. Apéndice: a.1. Una breve introducción teórica. a.2. Desarrollo de tema a solicitar por el profesor. Página 8 UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE FACULTAD DE INGENIERÍA Departamento de Ingeniería Mecánica Carrera 7. Bibliografía Norma Chilena Oficial NCh200 Productos metálicos Ensayo de Tracción Instituto Nacional de Normalización Técnicas de laboratorios para pruebas de materiales Keyser, Carl A. Ed. Limusa Wiley 8 Ensaye e Inspección de los Materiales de Ingeniería. Davis, Troxell Wiskocil Compañía Ed. Continental, S.A. Ensayo de materiales y control de defectos en la industria del metal H. Studemann Ediciones Urmo Página 9 UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE FACULTAD DE INGENIERÍA Departamento de Ingeniería Mecánica Carrera PAUTA DE EVALUACIÓN ITEM PUNTOS 1. Resumen del contenido del informe 0,2 2. Objetivos de la experiencia 0,2 3. Metodología experimental 0,6 4. Características técnicas de equipos, instrumentos e instalaciones 0,5 5. Presentación de datos 0,5 6. Presentación de resultados 1,0 7. Conclusiones 2,0 8. Apéndice 0,5 Redacción 0,5 Punto base 1,0 TOTAL Página 10 7,0
