ESCUELA COLOMBIANA DE INGENIERÍA JULIO GARAVITO

LABORATORIO DE MATERIALES

PROFESOR NORBERTO CHACON

FECHA DE ENTREGA 17 DE FEBRERO DEL 2016

NAREM STEPHEN MENDIVELSO BEJARANO– 2107589

LUIS CARLOS MONROY LAVERDE – 2106018

COMPRESIÓN

1. INTRODUCCIÓN

La práctica de compresión se realiza con unas probetas de materiales conocidos, a los cuales se les aplican una carga estática en su eje longitudinal lo cual provoca un acortamiento y en debido caso hasta una ruptura o hasta que se pare el experimento, se toman las dimensiones, para así poder hacer la práctica, y desarrollar el informe.

Este es un ensayo muy importante para un ingeniero mecánico porque así se puede saber cuánta carga le puedo aplicar a determinados materiales para que no se deforme.

MARCO TEORICO

La fuerza que se le aplica a un material, hace que este se deforme hasta un cierto grado, lo que nos muestra su ductilidad y sus propiedades estructurales.

Figura 0 grafica de la compresión

Los materiales cerámicos no tienen elongación lo cual quiere decir que estos materiales se rompen sin deformarse, en tanto los materiales dúctiles tienden a deformarse hasta el punto donde se quiebran o la fuerza aplicada tiene que ser suspendida, siendo así donde se comparan la clase de materiales que existen en la naturaleza y encontrar su utilidad en la industria.

La probeta que se utiliza para la práctica tiene que tener unas dimensiones especificadas, puesto que el tamaño y la forma de la ella cambian extremadamente los datos del experimento; ya que en este laboratorio se compara diferentes materiales.

FORMULAS A USAR:

Tensión proporcional al límite:

[ecua. 1]

Donde Pf corresponde al límite de aplastamiento es equivalente al de fluencia de la tracción

So: área inicial de la probeta

Ensanchamiento transversal:

[ecua. 2]

Donde

Sf: área final

Si: Área inicial de la probeta

ESFUERZO:

[ecua. 3]

Dónde:

F es la fuerza

Ao el área inicial

DEFORMACIÓN:

Donde

 Δl es la longitud final menos la longitud inicial de la probeta lo es la longitud inicial de la probeta

OBJETIVO:

Entender y conocer como es el comportamiento de estas probetas con respecto a la deformación y a la cantidad de esfuerzo estático que se les aplica en su eje longitudinal.

Entender las diferencias entre el ensayo de tensión y el ensayo de compresión.

Conocer los resultados experimentales y teóricos del porcentaje de ensanchamiento, acortamiento, módulo de elasticidad, esfuerzo de cedencia y de compresión.

2. MATERIALES Y MÉTODOS

PROBETAS

Materiales conocidos dos de aluminio y una de un polímero a los cuales les aplicamos una fuerza longitudinal a su eje.

Figura. 1 probetas

CALIBRADOR

Este es un instrumento de medida con el cual le sacamos las dimensiones a las probetas

Figura. 2 calibrador

PRENSA HIDRÁULICA

Con este instrumento le aplicamos la fuerza estática a la a la probeta.

Figura. 5 prensa hidráulica

SUPLEMENTOS PARA PONER LA PROBETA

Con estos suplementos lo que se logra es que esta reciba la carga sobre su eje longitudinal

Figura. 5 suplementos para las probetas

PROCEDIMIENTO COMPRESION

Escoger la probeta a la cual se le va a hacer la prueba

Repetir el procedimiento con todas las probetas

Poner la probeta en posición para empezar la paráctica

Tomar con el calibrador las correspondientes medidas

Ajustar el indicador de presión y el calibrador pie de rey. Los dos deben estar en cero.

Accionar el gato hidráulico hasta que este mismo no pueda comprimir más la pieza

PROCEDIMIENTO

3. RESULTADOS Y ANÁLISIS

3.1 Datos Obtenidos (compresión)

Probeta (#1) Aluminio

Probeta (#2) Aluminio

Probeta (#3) Polímero

Aluminio 1 Longitud (mm) Diámetro(mm)Medidas iniciales 21.08 15.81Medidas finales 13.84 29.09

kilo páscales (mm)112 0.2279 0.4314 0.6295 0.8280 1269 1.2258 1.4245 1.6235 1.8232 2231 2.2234 2.4235 2.6

239 2.8242 3244 3.2246 3.4256 3.6258 3.8259 4259 4.2265 4.4266 4.6269 4.8274 5280 5.2

289 5.4319 5.6317 5.8317 6326 6.2325 6.4326 6.6327 6.8336 7351 7.2337 7.4339 7.6331 7.8327 8

Aluminio 2 Longitud (mm) Diámetro(mm)Medidas iniciales 21.08 15.81Medidas finales 13.35 20.25

251 2.8252 3255 3.2261 3.4266 3.6265 3.8271 4276 4.2278 4.4280 4.6290 4.8296 5295 5.2

294 5.4305 5.6300 5.8313 6312 6.2311 6.4309 6.6315 6.8308 7308 7.2316 7.4312 7.6304 7.8307 8

Kilo páscales (mm)125 0.2325 0.4352 0.6329 0.8312 1295 1.2280 1.4270 1.6266 1.8261 2253 2.2249 2.4251 2.6

Polímero Longitud (mm) Diámetro(mm)Medidas iniciales 24.56 18.46Medidas finales 19.65 21.03

FUERZA

En la tabla anterior está la presión ejercida por el gato, ahora vamos a pasar esto a la fuerza del sobre la probeta para luego poder hacer lo cálculos, la formula con la cual hacemos esto es la siguiente:

F=MEGA PASCALES*EL AREA DEL EMBOLO DEL GATO

Probeta (#1) Aluminio

kilo pascales (mm)51 0.2

116 0.4157 0.6181 0.8245 1223 1.2222 1.4228 1.6222 1.8222 2215 2.2218 2.4226 2.6

233 2.8227 3224 3.2226 3.4220 3.6227 3.8223 4233 4.2232 4.4233 4.6236 4.8235 5229 5.2

240 5.4236 5.6241 5.8230 6226 6.2235 6.4238 6.6235 6.8239 7237 7.2248 7.4249 7.6252 7.8242 8

Área del embolo del gato mm²2533.875

Probeta (#2) Aluminio

Probeta (#3) Polímero

Fuerza(kilo pascales*mm²)283794

706951.125795636.75

747493.125709485

681612.375653739.75

620799.375595460.625

587859585325.125

592926.75

709485732289.875808306.125803238.375803238.375

826043.25823509.375

826043.25828577.125

851382889390.125853915.875858983.625838712.625828577.125

595460.625605596.125

613197.75618265.5

623333.25648672

653739.75656273.625656273.625671476.875

674010.75681612.375

694281.75

Fuerza(kilo pascales*mm²)316734.375823509.375

891924833644.875

790569747493.125

709485684146.25674010.75

661341.375641070.375630934.875636002.625

636002.625638536.5

646138.125661341.375

674010.75671476.875686680.125

699349.5704417.25

709485734823.75

750027747493.125

744959.25

772831.875760162.5

793102.875790569

788035.125782967.375798170.625

780433.5780433.5800704.5

790569770298

777899.625

Cálculos de la probeta #1 Aluminio:Área de la probeta(2r²π +2π rh)(mm²)

Área inicial 1959.610515Área final 1992.931975

Ensanchamiento=1.70041239%

Acortamiento =34.34535104 %

Esfuerzo de cedencia(kilo pascales/mm²)=422.8274541

Esfuerzo de comprensión (kilo pascales/mm²)=422.8274541

γ= Af−AiAi x 100

δ=hi−hfhi

x100

τγ=PyAi

τu=PmaxAi

590392,875575189,625

567588572655,75

557452,5575189,625565054,125590392,875

587859590392,875

597994,5595460,625580257,375

608130

Fuerza(kilo pascales*mm²)129227,625

293929,5397818,375458631,375620799,375565054,125

562520,25577723,5

562520,25562520,25

544783,125552384,75572655,75

597994,5610663,875

582791,25572655,75

595460,625603062,25

595460,625605596,125600528,375

628401630934,875

638536,5613197,75

0 1 2 3 4 5 6 7 8 90

200000

400000

600000

800000

1000000

Fuerza(kilopascales*mm²) vs Deformación (mm)

Pendiente: El módulo de elasticidad se obtiene Mediante la Pendiente de la gráfica, en su parte más empinada es =2115785(kilo pascales)

Cálculos de la probeta #2 Aluminio:

Ensanchamiento= 3.735034075%

Acortamiento = 36.66982922%

Esfuerzo de cedencia(kilo pascales/mm²)= 540.3417373

Esfuerzo de comprensión (kilo pascales/mm²)=540.3417373

γ= Af−AiAi x 100

δ=hi−hfhi

x100

τγ=PyAi

τu=PmaxAi

Aluminio 2 Longitud (mm) Diámetro(mm)Medidas iniciales 21.08 15.81Medidas finales 13.35 20.25

0 1 2 3 4 5 6 7 8 90

200000

400000

600000

800000

1000000

Fuerza(kilopascales*mm²) vs Deformación (mm)

Pendiente: El módulo de elasticidad se obtiene Mediante la Pendiente de la gráfica, en su parte más empinada es=2533875(kilo pascales)

Cálculos de la probeta #3 Polímero:Polímero Longitud (mm) Diámetro(mm)Medidas iniciales 24.56 18.46Medidas finales 19.65 21.03

Ensanchamiento= 1.70041239%

Acortamiento = 19.99185668%

Esfuerzo de cedencia(kilo pascales/mm²)= 312.918177

Esfuerzo de comprensión (kilo pascales/mm²)= 312.918177

γ= Af−AiAi x 100

δ=hi−hfhi

x100

τγ=PyAi

τu=Pm axAi

0 1 2 3 4 5 6 7 8 90

100000200000300000400000500000600000700000

Fuerza(kilopascales*mm²) vs Deformación (mm)

Pendiente: El módulo de elasticidad se obtiene Mediante la Pendiente de la gráfica, en su parte más empinada es= 573923 (kilo pascales)

Análisis de resultadosEn el laboratorio se puede analizar la propiedad de compresión de un material, que se somete a fuerza estática ejercida por un gato hidráulico, el cual comprime la probeta cambiando su estructura física y con ello se puede calcular el ensanchamiento, acortamiento, esfuerzo de cedencia, esfuerzo de comprensión y el módulo de elasticidad.

La gráfica y algunos cálculos no nos dan exactos, ya que los instrumentos de medición utilizados en la práctica no son precisos, también por errores dados en la toma de datos.

No se hizo conversión de unidades en este laboratorio, ya que si se transformaba alguna medida a metros o pascales, los resultados numéricos nos darían muy pequeños.

El ensanchamiento y acortamiento de las probetas de aluminio es mucho menor que el de la probeta polimérica, ya que los polímeros tienden a ser más dúctiles que los metales.

El resultado del esfuerzo de cedencia y del esfuerzo de compresión es el mismo; dado que nuestra máxima carga va ser igual a nuestra presión máxima.( nosotros solo aplicamos una sola carga a nuestra probeta)

Conclusiones EL acortamiento de las probetas es mucho mayor que su

ensanchamiento Según la gráfica de fuerza vs deformación; el material después de

haber pasado su punto de deformación elástica, con una misma o parecida fuerza va tener una deformación constante.

La fuerza aplicada a la probeta del polímero es menor que al de las probetas de aluminio, ya que este tiene más ductilidad.

Las dimensiones de una probeta, así sean de un mismo material, cambian o hacen variar mucho los resultados de los cálculos; ya que esta va poner más resistencia al ser comprimida.

5. BIBLIOGRAFÍA

Autor desconocido. COMPRESIÓN. Disponible en:http://www.oni.escuelas.edu.ar/olimpi2000/santa-fe-sur/ensayodemateriales/Ensayos/Compres.htm

Sánchez Carrillo. Ensayos de compresión. Disponible en:http://sanchez-carrillo.blogspot.com.co/p/ensayos-de-compresion.html , http://www.escuelaing.edu.co/uploads/laboratorios/9026_tension.pdf , http://www.maquinariacatalogo.com/productos-calibradores-analogos.html

Wikipedia. Esfuerzo de compresión. Disponible en: https://es.wikipedia.org/wiki/Esfuerzo_de_compresi%C3%B3n