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Práctica 6:

ENSAYO DE

COMPRESIÓN

Asignatura: Ciencia de Materiales

Curso: 2ºA

Alumno: Miguel Alonso Jalón

Grado: Ingeniería Electrónica Industrial y Automática

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ENSAYO DE COMPRESIÓN

INTRODUCCIÓN

En ingeniería, el ensayo de compresión es un ensayo técnico para determinar la

resistencia de un material o su deformación ante un esfuerzo de compresión. En la

mayoría de los casos se realiza con hormigones y metales (sobre todo aceros),

aunque puede realizarse sobre cualquier material.

Trabajamos con probetas que pueden ser:

- Materiales metálicos: probetas cilíndricas

- Materiales no metálicos: probetas cúbicas

En las probetas cilíndricas nos vamos a fijar en h0 y d0.

Al empezar la práctica el profesor nos enseña tres tipos de probetas distintas (dos de

aluminio y una de bronce) que serán llevadas a la máquina de ensayo universal.

TEORÍA

En un ensayo de compresión se aplica una carga que aplasta una probeta

normalizada entre dos pletinas, tal como se muestra en la figura.

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En general, se admite que la resistencia a la compresión es igual que a la tracción

(puede ser mayor a compresión)

Al comprimirse, la probeta reduce su altura y aumenta su área transversal. El esfuerzo

ingenieril se define como:

0

0A

F

Donde 0A = área original de la probeta. Esta es la misma definición del esfuerzo

ingenieril usada en el ensayo de tensión. La deformación ingenieril se define como:

0

0

h

hhe

Donde h=altura de la probeta en el momento particular del ensayo, y 0h = altura inicial.

Como la altura decrece durante la compresión, el valor de e es negativo. El signo

negativo se ignora normalmente cuando se expresan valores de esfuerzo a la

compresión.

MATERIAL

Esta práctica la realizaremos con una serie de probetas de distintos materiales

(Metales como bronce y aluminio, caucho y silicona) y realizando en cada una de ellas

dos ensayos exceptuando el aluminio.

Este ensayo se realiza en la maquina universal de tracción-compresión y flexión

estática, en ella colocaremos una de las pesas que posee, por lo que los cálculos se

toman de la escala de 5000.

También hay que tener en cuenta que en esta práctica es necesario el uso de los

platos de compresión.

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PROCEDIMIENTO Y CÁLCULOS

- Ensayo con Bronce: Material Frágil

Lo primero que debemos calcular de la pieza de bronce es su longitud y sección, y para ello nos ayudaremos con el calibre. Ahora es el momento de someter la pieza a la máquina universal de tracción-compresión y flexión estática. Con ayuda del calibre también calcularemos la longitud y sección finales de la probeta.

- h0=5,66 mm hf= 2.88 mm - Ø0= 5,9 mm Øf= 7.5 mm

2

00 rS 2

2

2

00 18.282

9,5mm

mmrS

2

ff rS 2

2

2 18.442

5.7mm

mmrS ff

Una vez que hemos visto la rotura por compresión lo que podemos observar es que la carga a la que ha sido sometida la pieza es de 1900 kp. Otra observación muy importante es que la pieza se rompe con un ángulo de 45º. Finalmente lo que debemos de calcular es la variación de altura, la variación de superficie, el esfuerzo y la deformación.

mmmmmmhhh f 78,266,588.20

222

0 1618.2818.44 mmmmmmSSS f

𝜎0 =𝐹

𝐴0=

1900𝑘𝑝

𝜋 ∙ (2,95𝑚𝑚)2=69,496𝐾𝑝

𝑚𝑚2∙9,81𝑀𝑃𝑎

1𝐾𝑝𝑚𝑚2

= 681,756𝑀𝑃𝑎

𝑒 =ℎ − ℎ0ℎ0

=2.88𝑚𝑚 − 5,66𝑚𝑚

5,66𝑚𝑚= −0.4911

- Ensayo con Aluminio: Material Dúctil

Lo primero que debemos calcular de la pieza de aluminio, al igual que en el caso anterior, es su longitud y sección, que otra vez realizaremos con ayuda del calibre. Ahora es el momento de someter la pieza a la máquina universal de tracción-compresión y flexión estática. Con ayuda del calibre lo que debemos calcular también la longitud de la probeta y sección finales.

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- h0=6 mm hf= 3.16 mm - Ø0= 5,9 mm Øf= 8.27 mm

2

00 rS 2

2

2

00 27.2282

9,5mm

mmrS

2

ff rS 2

2

2 72.532

27.8mm

mmrS ff

En esta parte del ensayo podemos ver que no se produce rotura, sino que únicamente existe un aplastamiento. Lo que si podemos observar es que la carga a la que ha sido sometida la pieza es de 3350 kp. Finalmente lo que debemos de calcular es la variación de altura, la variación de superficie, el esfuerzo y la deformación, como en el caso anterior:

mmmmmmhhh f 84.2616.30

222

0 45.2527.2872.53 mmmmmmSSS f

𝜎0 =−𝐹

𝐴0=

−3350𝑘𝑝

𝜋 ∙ (2,95𝑚𝑚)2=−122,532𝐾𝑝

𝑚𝑚2∙9,81𝑀𝑃𝑎

1𝐾𝑝𝑚𝑚2

= −1202,043𝑀𝑃𝑎

𝑒 =ℎ − ℎ0ℎ0

=3.16𝑚𝑚 − 6𝑚𝑚

6𝑚𝑚= −0.473

- Ensayo con Caucho:

Lo primero que debemos calcular de la pieza de caucho es su longitud y sección, y para ello nos ayudaremos con el calibre. Ahora es el momento de someter la pieza a la máquina universal de tracción-compresión y flexión estática. Con ayuda del calibre también calcularemos la longitud y sección finales de la probeta.

- h0=10.65 mm hf= 17.11 mm - Ø0=23 mm Øf= 8.75 mm

2

00 rS 2

2

2

00 48.4152

23mm

mmrS

2

ff rS 2

2

2 13.602

75.8mm

mmrS ff

Una vez que hemos visto la rotura por compresión lo que podemos observar es que la carga a la que ha sido sometida la pieza es de 750 kp.

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Finalmente lo que debemos de calcular es la variación de altura, la variación de superficie, el esfuerzo y la deformación.

mmhhh f 5.665.1015.170

222

0 65.4448.1513.60 mmmmmmSSS f

𝜎0 =𝐹

𝐴0=

750𝑘𝑝

𝜋 ∙ (2,95𝑚𝑚)2=−16.8𝐾𝑝

𝑚𝑚2∙9,81𝑀𝑃𝑎

1𝐾𝑝𝑚𝑚2

= −164.78𝑀𝑃𝑎

𝑒 =ℎ − ℎ0ℎ0

=17.15𝑚𝑚 − 10.65𝑚𝑚

10.65𝑚𝑚= 0.61

- Ensayo con Silicona:

Lo primero que debemos calcular de la pieza de caucho es su longitud y sección, y para ello nos ayudaremos con el calibre. Ahora es el momento de someter la pieza a la máquina universal de tracción-compresión y flexión estática. Con ayuda del calibre también calcularemos la longitud y sección finales de la probeta.

- h0=3.94 mm hf= 3.66 mm - Ø0=18.4 mm Øf= 17.67 mm

2

00 rS 2

2

2

00 9.2642

4.18mm

mmrS

2

ff rS 2

2

2 22.2452

67.17mm

mmrS ff

Una vez que hemos visto la rotura por compresión lo que podemos observar es que la carga a la que ha sido sometida la pieza es de 1775 kp. Finalmente lo que debemos de calcular es la variación de altura, la variación de superficie, el esfuerzo y la deformación.

mmhhh f 28.094.366.30

222

0 68.199.26422.245 mmmmmmSSS f

𝜎0 =𝐹

𝐴0=

1775𝑘𝑝

𝜋 ∙ (2,95𝑚𝑚)2=−2431.5𝐾𝑝

𝑚𝑚2∙9,81𝑀𝑃𝑎

1𝐾𝑝𝑚𝑚2

= −23853.08𝑀𝑃𝑎

𝑒 =ℎ − ℎ0ℎ0

=3.66𝑚𝑚 − 3.94𝑚𝑚

3.94𝑚𝑚= −0.071

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Como habíamos dicho anteriormente con cada probeta de un material se

realizan dos ensayos cambiando algunos datos exceptuando en el aluminio.

Adjunto a continuación una tabla resumen con todos los datos de todos los

ensayos de cada tipo de material y a modo de resumen.

Material ℎ𝑜 ɸ𝑜 ℎ𝑓 ɸ𝑓 ∆h ∆ ø 𝑆𝑜 𝑆𝑓 ∆S F(kp) 𝜎𝑜 e

Bronce 1 5.66 5.99 2.88 7.5 -2.78 151 28.18 44.18 16 1900 681.756 -0.491

Bronce 2 5.63 5.91 3.75 7.35 -1.88 1.44 28.18 42.43 14.25 1650 41.55 -0.33

Aluminio 6 6 3.16 8.27 -2.84 2.27 28.27 53.72 25.45 2150 -1202.043

-0.473

Caucho 1 10.65 23 17.10 8.75 106 -14.25 15.48 60.13 -44.65 750 -164.78 0.61

Caucho 2 10.65 23 6.22 26.61 -16.78 -14.25 15.48 56.13 40.65 700 6.1789 -0.416

Silicona 1 3.94 18.4 3.66 17.67 -0.28 -0.73 264.9 245.22 -19.68 1775 -23853.08

-0.071

Silicona 2 3.94 18.4 “ “ “ “ 264.9 “ “ 4650 -84.78 -0.071