1. Ensayo de tracción uniaxial
Durante el ensayo se miden elongación de la probeta y carga
aplicada.
Con esos datos se calculan tensiones y deformaciones
(ingenieriles) y se traza la curva correspondiente.
De la curva se obtienen el módulo elástico, la tensión de fluencia,
la tensión máxima y la deformación ingenieril a fractura (como
una medida de la ductilidad). *
Después de la fractura, la longitud final y la sección se usan para
calcular elongación porcentual y reducción de área porcentual,
que indican ductilidad del material.
De la carga y elongación se calculan tensiones verdaderas y
deformaciones verdaderas, que sirven para caracterizar el
comportamiento del material en la región elastoplástica.
2. En el laboratorio
Se ensayarán 3 materiales y se tratará de
identificarlos a través de los parámetros que se
obtengan del ensayo.
Se usará una máquina de ensayo universal de
baja capacidad (1000lbs). El ensayo se hará a
velocidad constante de desplazamiento de la
mesa.
6. Normas para la realización
IRAM –IAS U 500 – 102 (INSTITUTO ARGENTINO DE
NORMALIZACION, www.iram.gov.ar/)
ASTM E8, E 8M y relacionados (American Society for
Testing and Materials, www.astm.org/)
DIN 50125 (Deutsches Institut für Normung,
www.din.de/ )
Ver también ISO (International Organization for
Standardization, www.iso.ch/)
8. Marcado de las probetas y registro
Cálculo del área inicial A0=W*T
Cálculo de la longitud calibrada L0= 5.65*√A0
Cálculo de d0=L0/5
9. Calibración de la máquina y
colocación de la probeta
La máquina del laboratorio
• Celda de carga (tipo viga S o S-beam):
* máxima capacidad d marco:1400 lbs.
* máximo rango de desplazamiento:2.5 inches
* tasa máxima de desplazamiento: 3.0 in/min
* potencia requerida: 110 V < 0.3 A
* peso total:65 lbs
• Instrumentación:
* Resolución : carga 0.1 lbs, desplaz.: 0.0001in
* Filtros programables
* Resultados en unidades métricas o inglesas
* Operación remota y registro de datos por puerto
serie RS-232.
*** función de corrección que tiene en cuenta
la compliancia de la máquina (System deflection p 22)
10. Realización del ensayo
Las instrucciones
Verificamos la unidades.
Verificamos carga máxima admitida.
Controlamos la tasa de desplazamiento de la celda y la del actuador.
Colocamos el desplazamiento preestablecido (valor, forma de onda y
velocidad).
Colocamos en las ventanas las variables a controlar visualmente.
Abrimos la ventana de gráficos (desde ese momento comienza a
registrar).
Comenzamos el ensayo con el botón start y lo concluimos (después de
ruptura) con stop. Si no se llega a ruptura con los valores previstos, se
deberá repetir cambiando los valores.
Grabamos el archivo de datos y cerramos la ventana de gráficos.
11. El acondicionamiento de los datos
1
Como los entrega la máquina
Pasarlos a planilla de cálculo (Excel)
• En el menu Archivo-Abrir-todos los archivos-seleccionar
• Se abre el Asistente para importar texto (seguir instrucciones)
** paso 1 de 3: caracteres Delimitados - comenzar a importar en fila 1 -
origen del archivo Windows ANSI - siguiente
** paso 2 de 3: separadores tabulación - calificador de texto “ - siguiente
** paso 3 de 3: selección de columna para formato de datos 1a. – formato de
datos en columna general - finalizar
12. El acondicionamiento de los datos
2
Eliminar las filas iniciales (antes de que el contador de tiempos vuelva a cero) y las finales
(después de la caída súbita de la carga).
Trazar rectas de ayuda para obtener información.
1º gráfico (Origin): ‘sucio’ 2º gráfico (Origin): ‘limpio’ con rectas de ayuda
0 1 2 3 4 5 6
0
500
1000
1500
2000
2500
A
YAxisTitle
X axis title
0 1 2 3 4 5
0
500
1000
1500
2000
2500
Z
x
Rx
M2M1
D
xx
x
x
xx
C
BA
A
Ycarga
X tiempo
13. El acondicionamiento de los datos
3
Tabla de valores
0 1 2 3 4 5
0
500
1000
1500
2000
2500
Z
x
Rx
M2M1
D
xx
x
x
xx
C
BA
A
Ycarga
X tiempo
14. El acondicionamiento de los datos
4
Búsqueda del cero para cargas: Ajustando por cuadrados
mínimos el tramo [A,B]U[Z-d,Z+d]. Valor obtenido: C0.
Búsqueda de la recta que ajusta la zona elástica:
Ajustando por cuadrados mínimos el tramo [C,D]. Expresión obtenida:
y= pend * x + ord , notar que x es posición.
Gráfico carga-posición:
Búsqueda del cero
para posición: reemplazando
en la ecuación, E0.
1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2,0
0
500
1000
1500
2000
2500
pend * X - ord
y=C0
A
Ycarga
X elongación
15. El acondicionamiento de los datos
5
En la planilla de cálculo, trasladar el origen (carga-C0, posición-E0) y eliminar
valores negativos:
Completar los cálculos : σi=carga/A0, e=alarg./L0, σ=σi(e+1), ε=ln(e+1).
Reemplazar los valores de la columna de tensiones verdaderas a partir del valor
máximo.
16. Completando el ensayo
convencional (a l0)
Escalado de la recta de ajuste en zona elástica
(módulo de Young):
σi = pend * L0/A0 * e
Paralela al 0.2%:
y = pend * L0/A0*x - 0.002*L0
Módulo de Young: E_laton [MPa]
Tensión de fluenc.al 0.2%: σ_0.2 [MPa]
Tensión máxima: σ_uts [MPa]
Tensión de rotura: σ_rot [MPa]
0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30
-5000
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
G
YAxisTitle
X axis title
0,05 0,10
25000
30000
35000
G
YAxisTitle
X axis title
σ_0.2
σ_uts
σ_rot
17. Otras conclusiones
1.t.verd-t.ing.
vs d.ingenieril 2.t.verdadera vs.d.verdadera
t.ing.vs d.ing.
3.t.verdadera vs.d.verd-d.ing.
0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30
-5000
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
45000
50000
X
X
ingenieril
vedadera
Ytensión
X defo.ingenieril
0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30
-5000
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
45000
50000
X
X
tens.ing.-defo.ing.
tens.verd-defo.verd.
Ytensión
X defomación
0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30
0
10000
20000
30000
40000
50000
tens.verd.-defo.verd.
tens-verd.-defo.ing.
YAxisTitle
X axis title
18. Aproximaciòn de Hollomon
σ = K * ε^n, n = εmax ,
K = σmax / (εmax ^ εmax)
Aproximación de la tensión
verdadera de rotura marcada
en el gráfico
.
0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30
-5000
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
45000
50000
tens.verd.de rotura
X
tens.verd.-defo.verd.
aprox. de Hollomon
YAxisTitle
X axis title
19. Los tres materiales
0,0 0,1 0,2 0,3 0,4
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
tens.-def.ing.
tens.-def.verd.
ajuste rango elástico
aprox. Hollomon
YAxisTitle
X axis title
0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30
-5000
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
45000
50000
tens.ing.-defo.ing.
tens.verd.-defo.verd.
aprox. de Hollomon
YAxisTitle
X axis title
-0,02 0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 0,14 0,16 0,18
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
tens-def ing.
tens-def verd.
aprox.rango elast.
aprox.Hollomon
YAxisTitle
X axis title
Latón Acero
Aluminio
20. Los tres materiales
1.t. ing.
vs d.ingenieril
2.t.verdadera vs.
d.verdadera
3.aprox. de Hollomon
0,00 0,05 0,10 0,15 0,20
0
10000
20000
30000
40000
50000
latón
acero
aluminio
YAxisTitle
X axis title
-0,05 0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
latón
acero
aluminio
YAxisTitle
X axis title
0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
45000
50000 X
X
X
X Title
YTitle
latón
acero
alumunio
21. Análisis de los datos
Establecer características de cada material ensayado
Qué estudios (no mencionados en esta presentación)
podrían hacerse con los datos y las piezas ensayadas
Buscar en la bibliografía y tratar de caracterizar los
materiales sabiendo que genéricamente se trata de
* Un acero laminado en frío de bajo C
* Un latón
* Un aluminio recristalizado
Hacer análisis comparativo de las características de
los tres.
22. El informe y las conclusiones
Objetivo
Equipo utilizado (descripción)
Procedimiento experimental
Resultados sobre cada material y comparativos:
* de la curva de tensión-deformación convencionales –
aproximación en rango elástico
* de la curva de tensión-deformación ingenieriles –
aproximación de Hollomon
* Análisis de los resultados obtenidos y justificación
Conclusiones
