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ENSAYO TRACCION

ENSAYO TRACCION.

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ENSAYO TRACCION

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Presentation Transcript

  1. ENSAYO TRACCION EN ESTE ENSAYO SE SOMETE A UNA PROBETA REPRESENTATIVA DEL MATERIAL, FIJADA A UNA MÁQUINA DE ENSAYOS, A UN DESPLAZAMIENTO RELATIVO ENTRE SUS EXTREMOS, DETERMINANDO EL ESFUERZO NECESARIO PARA ELLO MEDIANTE UNA CÉLULA DE CARGA Y LA CORRESPONDIENTE DEFORMACIÓN DEL MATERIAL MEDIANTE UN EXTENSÓMETRO

  2. ENSATO TRACCION

  3. ENSATO TRACCION A PARTIR DE LAS DIMENSIONES ORIGINALES DE LA PROBETA, NORMALMENTE DE SECCIÓN CONSTANTE A0 A LO LARGO DE SU FUSTE, SOBRE EL QUE SE TOMA UNA BASE DE LONGITUD INICIAL L0, Y TRAS LA MEDIDA DEL ESFUERZO EXTERIOR F, Y DEL DESPLAZAMIENTO RELATIVO ENTRE EXTREMOS DE DICHA BASE ∆L, SE PUEDE DETERMINAR LA CORRELACIÓN TENSIÓN-DEFORMACIÓN, (s-e), EN VARIABLES INGENIERILES, PARA CADA INSTANTE DEL ENSAYO. EL CONJUNTO DE PUNTOS s-e DEFINE UNA CURVA QUE PERMITE CARACTERIZAR EL COMPORTAMIENTO RESISTENTE DE LOS MATERIALES Y QUE, SALVO UN FACTOR DE ESCALA ASOCIADO A LA GEOMETRÍA INICIAL DE LA PROBETA, ES LA MISMA QUE CORRESPONDE AL CONJUNTO DE PUNTOS F-∆L.

  4. CURVAS DE TENSIÓN - DEFORMACIÓN REALES. LA TENSIÓN REAL σR SE DEFINE COMO LA CARGA DIVIDIDA POR EL ÁREA DE LA SECCIÓN INSTANTÁNEA A SOBRE LA CUAL OCURRE LA DEFORMACIÓN (POR EJEMPLO, LA ESTRICCIÓN, UNA VEZ PASADO EL MÁXIMO) LA DEFORMACIÓN REAL εR, PUEDE CALCULARSE A PARTIR DE LA EXPRESIÓN QUE NOS DA EL ELEMENTO DIFERENCIAL DE DEFORMACIÓN: L = LONGITUD DE LA PROBETA EN EL INSTANTE t DESPUÉS DE APLICAR LA CARGA. dL = INCREMENTO DE LONGITUD DE LA PROBETA EN EL INTERVALO DE TIEMPO (t, t+dT)

  5. INTEGRANDO: SI NO OCURRE CAMBIO DE VOLUMEN DURANTE LA DEFORMACIÓN:

  6. LA CURVA TENSIÓN-DEFORMACIÓN CARACTERÍSTICA DE UN MATERIAL METÁLICO OBTENIDA EN UN ENSAYO DE TRACCIÓN SIMPLE PRESENTA UNA SERIE DE ZONAS BIEN DELIMITADAS. LA FIGURA MUESTRA SU ASPECTO GENERAL CUANDO SE OBTIENE ENSAYANDO UNA PROBETA CON FUSTE DE SECCIÓN CONSTANTE.

  7. INICIALMENTE LA CURVA PRESENTA LA ZONA ELÁSTICA, LINEAL HASTA SP, TENSIÓN LIMITE DE PROPORCIONALIDAD, Y NO LINEAL POSTERIORMENTE. EN ELLA LA DESCARGA DE LA FUERZA APLICADA PROPORCIONA UNA RECUPERACIÓN TOTAL DEL MATERIAL. LOS MÓDULOS DE ELASTICIDAD, SÓLO UNO PARA LA ZONA LINEAL Y LOS TANGENTES Y SECANTES EN CADA PUNTO DE LA ZONA NO LINEAL, DEFINEN EL COMPORTAMIENTO DEL MATERIAL EN ESTA ZONA.

  8. LA APARICIÓN DE LA ZONA PLÁSTICA, ASOCIADA A DEFORMACIONES PERMANENTES, QUEDA A VECES MARCADA CLARAMENTE POR UNA ZONA EN LA QUE LA DEFORMACIÓN CRECE PARA UN VALOR CASI CONSTANTE DE LA TENSIÓN, DENOMINADA TENSIÓN DE FLUENCIA O LÍMITE ELÁSTICO DEL MATERIAL SY

  9. SI ESTA ZONA DE DEFORMACIÓN A TENSIÓN CONSTANTE, DENOMINADA ZONA O ESCALÓN DE CADENCIA, NO EXISTE, EL LIMITE ELÁSTICO SY SE DEFINE EN BASE A LA DEFORMACIÓN PERMANENTE QUE SUBSISTE TRAS LA DESCARGA DE LA TENSIÓN CORRESPONDIENTE. ASÍ SY NOS REPRESENTA EL LIMITE ELÁSTICO PARA EL QUE LA DEFORMACIÓN PERMANENTE ES DEL 0.2%.

  10. POSTERIORMENTE SE OBSERVA UNA ZONA EN LA QUE LA TENSIÓN CRECE SUAVEMENTE CON LA DEFORMACIÓN, ZONA DE ENDURECIMIENTO POR DEFORMACIÓN. LA PENDIENTE DE LA CURVA EN ESTA ZONA MARCA LA SENSIBILIDAD AL ENDURECIMIENTO POR DEFORMACIÓN DEL MATERIAL.

  11. FINALMENTE EN VARIABLES INGENIERILES SE LLEGA A UNA CARGA MÁXIMA QUE DEFINE UNA TENSIÓN MÁXIMA O DE ROTURA SR, LIMITE DE LA SITUACIÓN DE DEFORMACIÓN UNIFORME. A PARTIR DE ELLO LAS DEFORMACIONES SE CONCENTRAN EN UNA ZONA DE LA PROBETA, ZONA DE ESTRICCIÓN, INICIANDO UN PROCESO DE INESTABILIDAD LOCAL QUE CONDUCE A LA ROTURA FINAL EN DICHA ZONA.

  12. EN ALGUNOS METALES Y ALEACIONES, LA REGIÓN DE LA CURVA REAL TENSIÓN - DEFORMACIÓN MÁS ALLÁ DEL LÍMITE ELÁSTICO HASTA EL PUNTO EN QUE COMIENZA LA ESTRICCIÓN PUEDE APROXIMARSE MEDIANTE LA ECUACION: LEY DE HOLLOMON EN ESTA EXPRESIÓN K Y n SON CONSTANTES, CUYOS VALORES VARÍAN DE UNA ALEACIÓN A OTRA, Y TAMBIÉN DEPENDEN DE LAS CONDICIONES DEL MATERIAL (O SEA, DE SI HA SIDO DEFORMADO PREVIAMENTE, O TRATADO TÉRMICAMENTE, ETC.). EL PARÁMETRO n ES A MENUDO DENOMINADO EXPONENTE DE ENDURECIMIENTO POR DEFORMACIÓN Y TIENE UN VALOR MENOR QUE LA UNIDAD.

  13. Valores de n y K para algunos metales y aleaciones.

  14. PROBLEMA Un ensayo de tracción sobre un redondo de armar hormigón de diámetro = Φ = 8 mm ha dado como resultado la curva carga-deformación de la figura, donde esta última ha sido medida por medio de un extensómetro de apertura nominal 50 mm. (a).- Calcular el módulo elástico longitudinal y transversal del acero ensayado (Coeficiente de Poisson =υ= 16). (b).- Límite elástico, carga de rotura del material y alargamiento bajo carga máxima. (c).- Determinar el tipo de acero de acuerdo con la Norma EH-91, considerando la hipótesis de que pertenezca a una partida de acero corrugado falsificado procedente de Turquía. (d).- Determinar la ley de Ramberg-Osgood (Ley de Hollomon) de su comportamiento en tracción y el alargamiento bajo carga máxima teórico. (e).- Estimar el desplazamiento entre mordazas de la máquina de ensayo, si la barra a ensayar poseía inicialmente un fuste de 400 mm.

  15. (a) A UN DIAMETRO Φ = 8 mm LE CORRESPONDE UNA SECCIÓN: MODULO DE ELASTICIDAD SE CONSIDERARA EN LA CURVA TENSIÓN-DEFORMACION EL PUNTO CORRESPONDIENTE AL LIMITE ELÁSTICO CONVENCIONAL, SY. PARA DICHO PUNTO SE CUMPLE QUE LAS TENSIONES Y DEFORMACIONES INGENIERILES COINCIDEN, APROXIMADAMENTE, CON LAS VERDADERAS. SE VERIFICA LA IGUALDAD:

  16. Elastic recovery For steels, take the avg. stress of lower yield point since less sensitive to testing methods. Yield Strength, YS • Stress where noticeableplastic deformation occurs. when ep = 0.002 For metals agreed upon 0.2%

  17. PARA CALCULAR EL LIMITE ELASTICO CONVENCIONAL SE TRAZARA UNA PARALELA AL CAMPO ELÁSTICO QUE TENGA SU ORIGEN EN EL 0.2 % DE DEFORMACION Y SE DETERMINA SU INTERSECCIÓN CON LA CURVA TENSIÓN-DEFORMACIÓN. LIMITE ELASTICO CONVENCIONAL:

  18. MODULO DE ELASTICIDAD, E (LONGITUDINAL): MODULO DE ELASTICIDAD, G (TRANSVERSAL): υ= COEFICIENTE DE POISSON

  19. (b) LIMITE ELASTICO CONVENCIONAL: DE LA CURVA TENSIÓN-DEFORMACIÓN SE DEDUCE QUE LA CARGA DE ROTURA DEL MATERIAL ES: ALARGAMIENTO BAJO CARGA MÁXIMA:

  20. TRANSICION GRADUAL DEL COMPORTAMIENTO ELASTICO AL PLASTICO

  21. (DEFORMACION DE LÜDER, 1-2 % ACEROS DULCES)

  22. (c) EL QUE LA CURVA CARGA-DEFORMACIÓN NO PRESENTE ESCALON DE CEDENCIA, INDICA QUE EL MATERIAL PUEDE HABER SIDO ESTIRADO EN FRÍO LIMITE ELASTICO CONVENCIONAL: CARGA DE ROTURA

  23. ALARGAMIENTO EN ROTURA: 10 % SIENDO LA BASE DE MEDIDA CONSIDERADA DE 50 mm EN BASE DE 5 DIAMETROS (8x5 =40 mm), EL ALARGAMIENTO EN ROTURA SE CALCULA EN BASE A LA CORRESPONDIENTE TRANSFORMACIÓN CONTRASTANDO LOS VALORES OBTENIDOS CON LOS DADOS EN LA TABLASE PUEDE AFIRMAR QUE SE TRATA DE UN ACERO DEL TIPO AEH 400F FALSIFICADO YA QUE NO CUMPLE LA CONDICIÓN DE QUE EL ALARGAMIENTO EN ROTURA EN BASE 5 DIAMETROS SEA SUPERIOR AL 14 %

  24. obtenido en cada ensayo

  25. Características mecánicas mínimas garantizadas de las barras corrugadas • (1) Para el cálculo de los valores unitarios se utilizará la sección nominal. • Relación mínima admisible entre la carga unitaria de rotura y • el límite elástico obtenido en cada ensayo.

  26. (d) LEY TIPO HOLLOMON DOS PUNTOS DE LA CURVA: LIMITE ELASTICO VARIABLES INGENIERILES: SY = 41.25 kg/mm2 , eY = 0.004 VARIABLES REALES: = s(1+e) = 41.25(1+0.004) = 41.4 kg/mm2  =Ln(1+e) = Ln(1+0.004) = 0.004 CARGA MAXIMA VARIABLES INGENIERILES: SR = 47.3 kg/mm2 , eR = 0.08 VARIABLES REALES: = s(1+e) = 47.3(1+0.08) = 51.1 kg/mm2  =Ln(1+e) = Ln(1+0.08) = 0.077

  27. (d) LEY TIPO HOLLOMON = 41.4 kg/mm2  =0.004 A = 61.3 n = 0.071 = 51.1 kg/mm2  =0.077

  28. ALARGAMIENTO BAJO CARGA MAXIMA EL ALARGAMIENTO BAJO CARGA MAXIMA TEORICO COINCIDE CON EL COEFICIENTE DE ENDURECIMIENTO, n, SIENDO POR TANTO:  = 7.1 % EQUIVALENTEMENTE: 0.071 = Ln(1+e) , e = exp(0.071)-1 = 0.074 , e = 7.4 % QUE ES SIMILAR AL OBTENIDO EXPERIMENTALMENTE A PARTIR DE LA CURVA CARGA – DEFORMACION: e = 8 % CONFIRMANDO ASI LA VALIDEZ DEL AJUSTE REALIZADO

  29. (e).- DESPLAZAMIENTO ENTRE MORDAZAS

  30. (e).- DESPLAZAMIENTO ENTRE MORDAZAS FUSTE DE LA BARRA=400 mm BASE DE MEDIDA l0 = 50 mm LOS 50 mm QUE HAN ACTUADO COMO BASE DE MEDIDA SE HAN ALARGADO EN EL MOMENTO DE LA ROTURA HASTA UN 10 % AL CONTENER A LA ESTRICCIÓN ALARGAMIENTO NETO DE DICHA ZONA = 5 mm A B LOS 350 mm RESTANTES SE HAN ALARGADO UN 8 % QUE CORRESPONDE A LA ELONGACIÓN BAJO CARGA MAXIMA, CON LO QUE EL ALARGAMIENTO NETO SERA: 350x0.08 = 28 mm DESPLAZAMIENTO NETO DE LAS MORDAZAS:  = 5 + 28 = 33 mm

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