REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZEULAMINISTERIO DE EDUCACIÓN SUPERIOR
UNIVERSIDAD GRAN MARISCAL DE AYACUCHOANACO - ESTADO AZOÁTEGUI
ENSAYO DE TRACCIÓN
Profesor: Realizado por:
José Maldonado Edgardo Jiménez
C.I. 16571394
Diosmary Avila
C.I. 15.051.907
Anaco Diciembre de .2009
IINTRODUCCIÓNNTRODUCCIÓN
El ensayo de tracción en ingeniería es ampliamente utilizado, pues suministra
información sobre la resistencia de los materiales utilizados en el diseño y también para
verificación de especificaciones de aceptación. Todos los materiales metálicos tienen
una combinación de comportamiento elástico y plástico en mayor o menor proporción.
Elasticidad: es la propiedad de un material en virtud de la cual las deformaciones
causadas por la aplicación de una fuerza desaparecen cuando cesa la acción de la fuerza.
"un cuerpo completamente elástico se concibe como uno de los que recobra
completamente su forma y dimensiones originales al retirarse la carga". ej: caso de un
resorte o hule al cual le aplicamos una fuerza.
Plasticidad: es aquella propiedad que permite al material soportar una
deformación permanente sin fracturarse.
Todo cuerpo al soportar una fuerza aplicada trata de deformarse en el sentido de
aplicación de la fuerza. En el caso del ensayo de tracción, la fuerza se aplica en
dirección del eje de ella y por eso se denomina axial, la probeta se alargara en dirección
de su longitud y se encogerá en el sentido o plano perpendicular. aunque el esfuerzo y la
deformación ocurren simultáneamente en el ensayo, los dos conceptos son
completamente distintos
Sumario
En la mayoría de las ocasiones, los materiales metálicos se emplean con fines
estructurales. Es decir, los componentes fabricados con metales deben responder de
forma adecuada a determinadas situaciones mecánicas. La expresión de responder de
forma adecuada puede entenderse en muy diferentes sentidos. Así, en muchos casos,
significa no fallar en servicio, pero en otros como, por ejemplo, un fusible mecánico,
puede significar lo contrario.
En múltiples aplicaciones el factor que limita la vida útil de un componente no es su
fractura, si no que puede ser cierto grado de desgaste o el desarrollo de una grieta de
cierto tamaño. El abanico de posibilidades se abre aun más cuando se considera la
naturaleza de las solicitaciones mecánicas que deben de ser soportadas. Éstas pueden ser
constantes en el tiempo o variable, en este último caso, la velocidad de variación puede
ser reducida o elevada, pueden actuar de forma localizada o distribuida en el material.
Y, en este último caso, la distribución de esfuerzos puede ser uniforme o no.
El ensayo de tracción, este ensayo permite obtener información sobre la capacidad de un
material para soportar la acción de cargas estáticas o de cargas que varían lentamente a
temperaturas homologas inferiores a 0,5 parámetro adimensional que se define como el
cociente entre las temperaturas de ensayo y de fusión. Como los componentes metálicos
se proyectan en la mayoría de las ocasiones para trabajar en estas condiciones,
probablemente este es el más popular entre los ensayos que permiten caracterizar el
comportamiento mecánico de un material metálico.
MARCO TEORICO
DEFINICIÓN DE ENSAYO
Examen o comprobación de una o más propiedades o características de un
material, producto, conjunto de observaciones, etc., que sirven para formar un juicio
sobre dichas características o propiedades.
Se intenta de esta manera simular las condiciones a las que va a estar expuesto
un material cuando entre en funcionamiento o en servicio
CLASIFICACIÓN DE LOS ENSAYOS
Según la rigurosidad del ensayo.
Según la naturaleza del ensayo.
Según la utilidad de la pieza después de ser sometida al ensayo.
Según la velocidad de aplicación de las fuerzas.
SEGÚN LA RIGUROSIDAD DEL ENSAYO
Ensayos científicos:
Se obtienen resultados que se refieren a los valores numéricos de ciertas magnitudes
físicas.
Ensayos tecnológicos:
Se utilizan para comprobar si las propiedades de un determinado material son adecuadas
para una cierta utilidad
SEGÚN LA NATURALEZA DEL ENSAYO
Ensayos químicos:
Permiten conocer la composición, tanto cualitativa como cuantitativa del material.
Ensayos metalográficos:
Consisten en analizar la estructura interna del material mediante un microscopio.
Ensayos físicos:
Se cuantifica, por ejemplo, la densidad, el punto de fusión, la conductividad eléctrica.
Ensayos mecánicos:
Mediante los que se determina la resistencia del material cuando se somete a diferentes
esfuerzos
SEGÚN LA UTILIDAD DE LA PIEZA DESPUÉS DE SER SOMETIDA AL
ENSAYO
Ensayos destructivos:
Se produce la rotura o un daño sustancial en la estructura del material.
Ensayos no destructivos:
Se analizan las grietas o defectos internos de una determinada pieza sin dañar su
estructura
SEGÚN LA VELOCIDAD DE APLICACIÓN DE LAS FUERZAS.
Ensayos estáticos:
La velocidad de aplicación de las fuerzas al material no influye en el resultado del
ensayo.
Ensayos dinámicos:
La velocidad de aplicación de las fuerzas al material juega un papel decisivo en el
resultado del ensayo
ENSAYO DE TRACCIÓN
El ensayo consiste en someter una pieza de forma cilíndrica o prismática de
dimensiones normalizadas (probeta) a una fuerza normal de tracción que crece con el
tiempo de una forma lenta y continua, para que no influya en el ensayo, el cual finaliza,
por lo general, con la rotura de la probeta
Durante el ensayo se mide el alargamiento (Al) que experimenta la probeta al estar
sometida a la fuerza (F) de tracción.
De esta forma se puede obtener un diagrama fuerza (F)- alargamiento (Al), aunque para
que le resultado del ensayo dependa lo menos posible de las dimensiones de la probeta y
que, por tanto, resulten comparables los ensayos realizados con probetas de diferentes
tamaños, se utiliza el diagrama:
TENSIÓN:
Es la fuerza aplicada a la probeta por unidad de sección; es decir, si la
sección inicial es So, la tensión viene dad por:
SI: N/m2 = Pa
DEFORMACIÓN O ALARGAMIENTO UNITARIO:
Es el cociente entre el alargamiento Al experimentado y su longitud inicial
(Lo). A dimensional
Datos más significativos obtenidos del ensayo:
Límite de proporcionalidad (sP)
Límite de elasticidad (sE)
Resistencia a la tracción (sMAX)
Resistencia a la rotura (sR)
Estricción de rotura (Z):
Diagramas esfuerzo - deformación unitaria
Es la curva resultante graficada con los valores del esfuerzo y la correspondiente
deformación unitaria en el espécimen calculado a partir de los datos de un ensayo de
tensión o de compresión
Nunca serán exactamente iguales dos diagramas esfuerzo- deformación unitaria
para un material particular, ya que los resultados dependen entre otras variables de la
composición del material, de la manera en que este fabricado, de la velocidad de carga y
de la temperatura durante la prueba.
ETAPAS CARACTERÍSTICAS
Dependiendo de la cantidad de deformación unitaria inducida en el material, podemos
identificar 4 maneras diferentes en que el material se comporta.
1. Comportamiento Elástico
2. Fluencia
3. Endurecimiento por deformación
4. Formación del cuello o estricción
Diagramas esfuerzo - deformación unitaria, convencional y real, para un material dúctil
(acero)
Comportamiento Elástico
La curva es una línea recta a través de toda esta región.
El esfuerzo es proporcional a la deformación unitaria.
El material es linealmente elástico.
Limite proporcional , es el limite superior del esfuerzo en esta relación lineal.
Ley de Hooke es valido cuando el esfuerzo unitario en el material es menor que el
esfuerzo en el limite de proporcionalidad.
Si el esfuerzo excede un poco el limite proporcional, el material puede responder
elásticamente. La curva tiende a aplanarse causando un incremento mayor de la
deformación unitaria con el correspondiente incremento del esfuerzo. Esto continua
hasta que el esfuerzo llega al limite elástico.
Comportamiento Fluencia
Un aumento en el esfuerzo mas del limite elástico provocara un colapso de
material y causara que se deforme permanentemente. Este comportamiento se llama
fluencia.
El esfuerzo que origina la fluencia se llama esfuerzo de fluencia o punto de
fluencia, la deformación que ocurre se llama deformación plástica.
En los aceros con bajo contenido de carbono, se distinguen dos valores para el punto de
fluencia.
El punto superior de fluencia ocurre primero, seguido por una disminución súbita en la
capacidad de soportar carga hasta un punto inferior de fluencia.
Una vez se ha alcanzado el punto inferior de fluencia, la muestra continuara
alargándose sin ningún incremento de carga. Las deformaciones unitarias inducidas
debido a la fluencia serian de 10 a 40 veces mas grandes que las producidas en el limite
de elasticidad. Cuando el material esta en este estado- perfectamente plástico.
Endurecimiento por Deformación
Cuando la fluencia ha terminado, puede aplicarse mas carga a la probeta,
resultando una curva que se eleva continuamente pero se va aplanando hasta llegar a
este punto se llama el esfuerzo ultimo, que el esfuerzo máximo que el material es
capaz de soportar.
La elevación en la curva de esta manera se llama endurecimiento por deformación.
A lo largo de la prueba y mientras el espécimen se esta alargando, el área de su
sección transversal disminuirá. Esta disminución de área es uniforme en toda la longitud
calibrada del espécimen, incluso hasta la deformación unitaria que corresponde al
esfuerzo ultimo
Formación del cuello o Estricción
En el esfuerzo ultimo, el área de la sección transversal comienza a disminuir en
una zona localizada de la probeta, en lugar de hacerlo en toda su longitud.
Este fenómeno es causado por planos de deslizamiento que se forman dentro del
material y las deformaciones producidas son causadas por esfuerzos cortantes.
Como resultado, tiende a desarrollarse una estricción o cuello en esta zona a
medida que el espécimen se alarga cada vez más.
Puesto que el área de la sección transversal en esta zona esta decreciendo
continuamente, el área más pequeña puede soportar solo una carga siempre decreciente.
De aquí que el diagrama esfuerzo – deformación tienda a curvarse hacia abajo
hasta que la probeta se rompe en el punto del esfuerzo de fractura,
Diagrama Real Esfuerzo –Deformación Unitaria
En lugar de usar el área de la sección transversal y la longitud original de la
muestra para calcular el esfuerzo y la deformación unitaria (de ingeniería), usa el área
de la sección transversal y la longitud reales del espécimen en el instante en que la carga
sé esta midiendo para calcular esfuerzo real y deformación unitaria real y un trazo de
sus valores se llama Diagrama real Esfuerzo –Deformación Unitaria.
Diagrama esfuerzo –deformación unitaria para un acero dulce
Diagrama real Esfuerzo –Deformación Unitaria
Diagrama esfuerzo –deformación unitaria para otros materiales
Generalidades en un Diagrama esfuerzo –deformación
Generalidades en un Diagrama esfuerzo –deformación
Un material dúctil (el acero estructural dulce, el aluminio, o bronce), exhibirá un
amplio intervalo de deformación en el intervalo plástico antes de la fractura.
Un material frágil, como el hierro colado o vidrio, se romperán sin ninguna o
muy pequeña deformación plástica.
CCONCLUSIÓNONCLUSIÓN
Todo cuerpo sólido al soportar una fuerza aplicada tiende a deformarse en el
sentido de aplicación de la fuerza. En nuestro ensayo de tracción, la fuerza se aplica en
dirección del eje de la probeta y por eso se denomina axial. La probeta se alargará en
dirección de su longitud y se encogerá en el sentido o plano perpendicular.
Observamos con este ensayo que el material de la probeta (acero) al igual que
todos los materiales metálicos posee una combinación de comportamiento elástico y
plástico en mayor o menor proporción.
Para poder realizar la grafica σ-ε debemos dividir por el área inicial de la probeta
los valores de la carga aplicados progresivamente; así obtenemos los valores de esfuerzo
σ.
Para obtener los valores de la deformación, debemos dividir por (Lf – Lo), es decir ΔL.
BIBLIOGRAFIABIBLIOGRAFIA
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1978. p. 246-252
ARGES, K. Pete y PALMER, Aubrey E. Mecánica de los Materiales. México :
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ASKELAND, Donald R. La Ciencia e Ingeniería de los Materiales. México :
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BEER, Ferdinand P. y JOHNSTON, E Russell. Mecánica de Materiales. 2 ed. Santafé
de Bogotá : Mc Graw-Hill, 1993. p. 42-46