Práctica 1:

ENSAYO DE

FLEXIÓN

ESTÁTICA

Asignatura: Ciencia de Materiales

Curso: 2ºA

Alumno: Miguel Alonso Jalón

Grado: Ingeniería Electrónica Industrial y Automática

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INTRODUCCIÓN

En esta práctica realizaremos un ensayo de flexión. El ensayo de flexión se usa para

determinar las propiedades de los materiales frágiles en tensión. Se pueden observar

un módulo de elasticidad y una resistencia a la flexión.

El ensayo de flexión se basa en la aplicación de una fuerza al centro de una barra

soportada en cada extremo, para determinar la resistencia del material hacia una

carga estática o aplicada lentamente.

Tendremos dos parámetros importantes en este ensayo:

- Módulo de elasticidad: Modulo de Young o la pendiente de la parte lineal de la

curva esfuerzo-deformación en la región elástica. Es una medida de la rigidez

de un material; depende de la fuerza de los enlaces interatómicos y de la

composición, y no depende mucho de la microestructura.

- Resistencia a la flexión: Esfuerzo necesario para romper un espécimen en un

ensayo de flexión. También se le conoce como módulo de rotura.

OBJETIVOS

Observar el comportamiento y la deformación de un material al aplicarle una fuerza

transversal, dependiendo de su longitud, diámetro etc. Se pueden observar un módulo

de elasticidad y una resistencia a la flexión (Similar a la resistencia a la tensión).

TEORÍA

El ensayo de flexión se basa en la aplicación de una fuerza al centro de una barra

soportada en cada extremo, para determinar la resistencia del material hacia una

carga estática o aplicada lentamente. Normalmente se usa para materiales frágiles

El ensayo consiste en flexionar una probeta cilíndrica (que puede ser de madera,

cerámico o fundición) y medir la carga aplicada (F) y la flecha de desplazamiento (f) en

la dirección de la aplicación de la carga, con la máquina universal de tracción,

compresión y flexión y un reloj comparador.

Esta deformación se mide con flexímetros, que tienen una precisión de hasta 0,001

mm.

Con el ensayo de flexión estática se pueden deducir diferentes propiedades como la

medida de la máxima capacidad que tiene una probeta para soportar una carga

gradual aplicada en un pequeño periodo de tiempo (módulo de rotura), y por lo tanto,

ya haber cuantificado la resistencia a la deflexión de la misma (módulo de elasticidad).

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Módulo de elasticidad: Modulo de Young o la pendiente de la parte lineal de la curva

esfuerzo-deformación en la región elástica. Es una medida de la rigidez de un material;

depende de la fuerza de los enlaces interatómicos y de la composición, y no depende

mucho de la microestructura.

- Módulo de Elasticidad

circularesprobetasd

I

gularesrecprobetasbd

I

If

FLE

64

tan12

48

4

3

3

Resistencia a la flexión: Esfuerzo necesario para romper un espécimen en un ensayo

de flexión. También se le conoce como módulo de rotura.

- Módulo de rotura

circularesprobetasR

FL

gularesrecprobetasbd

FL

mr

mr

3

2

3

tan2

3

MATERIAL

Para obtener las características y magnitudes de las probetas tenemos que tener en

cuenta la norma que dice que L, la distancia entre los apoyos, debe ser veinte veces el

diámetro. La probeta de acero incumple esta norma, la cual es una de las razones por

las que no se puede realizar el ensayo de flexión con ella.

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' LLd APEX distancia entre el extremo y el apoyo

- Probeta de acero

Ø1=12 mm.

L’1=385 mm

L1=240

mmLL

d APEX 5,722

'

- Probeta de acero 2

H=10.08mm

B=10.13 mm

L’2=327 mm.

L2=227 mm

mmLL

d APEX 502

'

4

- Probeta de fundición 2

Ø3=35 mm.

L’3=444 mm.

L3=344 mm

mmLL

d APEX 502

'

- Máquina universal de tracción, compresión y flexión.

- Calibre.

- Reloj comparador.

PROCEDIMIENTO Y CÁLCULOS

Para poder hacer el ensayo de flexión utilizaremos, a parte de la probeta antes

mencionada, un reloj comparador para poder medir la deformación sufrida por la

probeta. Este reloj tendrá 200 rayas por vuelta en la aguja grande, la cual por cada

cinco vueltas medirá 1mm y por cada vuelta de la grande la pequeña se moverá una

raya.

Este reloj tendrá un imán para poderse adherir a la máquina y poder medir

correctamente.

Posteriormente colocaremos la probeta y el reloj comparador en la máquina que en

otras ocasiones hemos utilizado para hacer los ensayos de tracción y compresión.

Como se puede observar hemos cambiado los apoyos por otros más adecuados. El

reloj comparador nos indicara la distancia que ha bajado la máquina que será la

misma que se habrá flexionado la probeta.

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Cálculos

Una vez realizado los dos ensayos con las distintas probetas. La f la medimos con un

reloj comparador. Y los datos obtenidos fueron:

- Datos obtenidos

Probeta de acero:

𝑓𝑎𝑐𝑒𝑟𝑜 = 12′130 𝑚𝑚

𝐹𝑎𝑐𝑒𝑟𝑜 = 30 𝐾𝑝

Probeta de acero 2:

𝑓𝑎𝑐𝑒𝑟𝑜2 = 8,5 𝑚𝑚

𝐹𝑓𝑢𝑛𝑑𝑖𝑐𝑖ó𝑛 1 = 1300 𝐾𝑝

Probeta de fundición 2:

𝑓𝑓𝑢𝑛𝑑𝑖𝑐𝑖ó𝑛 2 = 7,185 𝑚𝑚

𝐹𝑓𝑢𝑛𝑑𝑖𝑐𝑖ó𝑛 2 = 1250 𝐾𝑝

- Procesamiento de datos

PROBETAS DE ACERO

Aunque su longitud es veinte veces el diámetro no cumple la norma porque está hecha

de acero. Entonces tiene una fractura dúctil, además de una deformación plástica

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considerable. Y con una fuerza pequeña se consigue una gran deformación plástica y

por lo tanto no nos sirve el ensayo de flexión. No es adecuado dicho ensayo y por lo

tanto no se puede calcular el módulo elástico de un acero, para ello emplearíamos el

ensayo de tracción.

PROBETA FUNDICIÓN

Módulo de rotura de la probeta de fundición 2

𝜎𝑚𝑟 =3𝐹𝐿

𝜋𝑅3=

3 ∙ 1250𝑘𝑝 ∙ 344𝑚𝑚

𝜋 ∙ (16𝑚𝑚)3= 100,248

𝐾𝑝

𝑚𝑚2= 982,439𝑀𝑃𝑎

Modulo de elasticidad de la probeta de fundición 2

I =𝜋Ø4

64=

𝜋 ∙ (32𝑚𝑚)4

64= 51471,85 𝑘𝑔/𝑚𝑚4

E =𝐹𝐿3

48𝐼𝑓=

1300𝑘𝑝 ∙ (344𝑚𝑚)3

48 ∙ 51471,85 𝑘𝑔/𝑚𝑚4 ∙ 7,185𝑚𝑚∙

9,8𝑀𝑃𝑎

𝑘𝑝𝑚𝑚2

= 29215,07𝑀𝑃𝑎