Ensayo De Flexion En Acero

ENSAYO DE FLEXION EN ACERO I.

RESUMEN En el siguiente documento se describe el procedimiento empleado para la determinación de la resistencia a la flexión de probetas de sección rectangular. La probeta está soportada por dos cuchillas como viga simple y la carga se aplica en su punto medio es esfuerzo máximo de la fibra y la deformación máxima se calculan en incrementos de carga los resultados se trazan en un diagrama carga-deformación y el esfuerzo máximo de la fibra es la resistencia a la flexión. Utilizaremos el método indirecto guiado por la norma ASTM E8-81. 1.1. OBJETIVOS ● Analizar el comportamiento de los materiales metálicos al ser sometidos a un esfuerzo de tensión uniaxial. ● Reconocer y diferenciar los estados zona elástica y zona elástica de los metales. ● Interpretar la gráfica Esfuerzo vs Deformación para el ensayo de tensión. ● Medir la resistencia a fluencia o Esfuerzo de fluencia de los materiales, de la misma manera porcentaje de alargamiento y el Esfuerzo último a la tensión.

II.

INTRODUCCIÓN 1.2. MARCO TEÓRICO Un ensayo de flexión nos sirve para evaluar el comportamiento esfuerzo-deformación y la resistencia a la flexión de un material. Estos ensayos se llevan a cabo cuando el material es demasiado frágil para ser ensayado por deformación. Se denomina flexión al tipo de deformación que presenta un elemento estructural alargado en una dirección perpendicular a su eje longitudinal. El término "alargado" se aplica cuando una dimensión es preponderante frente a las otras. Un caso típico son las vigas, las que están diseñas para trabajar, principalmente, por flexión. El rasgo más destacado es que un objeto sometido a flexión presenta una superficie de puntos llamada fibra neutra tal que la distancia a lo largo de cualquier curva contenida en ella no varía con respecto al valor antes de la deformación.

Figura 1. Geometría de la probeta y distribución de momentos en el ensayo de flexión en cuatro puntos. A diferencia de lo que sucedería en un ensayo de tres puntos, en un ensayo de cuatro puntos, la zona central de la probeta está sometida a una tensión uniforme y el momento flector en la parte central es constante. Aplicando los conceptos de mecánica de resistencia de materiales, la tensión máxima de tracción, que se obtiene en la superficie inferior de la muestra se calcula según la expresión (para un ensayo de flexión en cuatro puntos):

σmax = 3P (L - t) / wh2 Donde P es la carga aplicada, w es el ancho y h el espesor, para una probeta rectangular. Los resultados del ensayo de flexión son similares a las curvas tensión - deformación, sin embargo, la tensión se expresa en función de deflexiones, en lugar de en función de deformaciones. Para un ensayo de flexión en cuatro puntos y una probeta rectangular la deflexión del punto central medida respecto a los puntos de soporte viene dada por:

δc = P(L - t) (3L2 - 4(L - t) 2) / 48EI Siendo I el momento de inercia, que en el caso de una probeta rectangular toma el valor I = h3w/12 y E el módulo de Young. Por otro lado, es posible conocer el tamaño del defecto c que origina la fractura, conociendo el factor de tensión crítica KIC (estos valores están tabulados), a través de la expresión:

KIC = Y (3Pc/h2d)c1/2 Donde Y es un factor geométrico.

III.

PARTE EXPERIMENTAL 1.3. MATERIALES  Prensa de ensayo. – Tendrá la rigidez suficiente para para resistir los esfuerzos del ensayo sin alterar las condiciones de distribución y ubicación de carga y lectura de resultados.



Accesorios. – Accesorios adaptables para la tracción.

1.4. PROCEDIMIENTO 1) Encender la máquina y debemos normalizar la máquina, es decir configurar las unidades, el tiempo y la velocidad con la que vamos a trabajar y aumentar la carga de aplicación 2) Medimos la longitud y el área transversal de la probeta, calculamos área que inercia de antemano ya que utilizaremos más adelante 3) Programos la maquina a 0.5 segundos el aumento de carga y con una velocidad constante de avance programado de 1 Mpa/seg 4) Colocamos la carga uniformemente, esta estará ubicada en centro de la probeta a una distancia medida de los apoyos 5) Aumentamos la carga hasta que la probeta se fracture y se debe registrar la carga máxima indicada por la maquina 6)

1.5. CÁLCULOS I.

RESULTADOS Y OBSERVACIONES:

a. FORMULAS A UTILIZAR: RESISTENCIA A FLEXION:

AREA DE CONTACTO (directo):

−𝑴 ∗ 𝒀 𝝈= 𝑰

𝑰=

(N/m2)

𝝅 ∗ ∅𝟒 𝟔𝟒

(m2)

b. DATOS: DIMENSIONES DE LAS MUESTRAS: ELEMENTO CILINDRO DE ACERO MUESTRA #1 MUESTRA #2 MUESTRA #3

DIMENCIONES Øext (m) 0,0238 0,0237 0,0235

Øint (m) 0,021 0,0209 0,0209

VOLUMEN ALTURA (m) 0,251 0,25 0,251

MASA

[m3] [kg] 0,0000246 0,2045 0,0000245 0,2004 0,0000239 0,1968 PROMEDIO

DENSIDAD

PESO ESPECIFICO

[Kg/m3] 8313,0 8179,6 8234,3 8242,3

[N/m3] 81550,6 80241,8 80778,6 80857,0

RESULTADOS OBTENIDOS EN LABORATORIO: ELEMENTO Probetas de Acero

M-1 M-2 M-3

RESULTADOS Carga

Deformacion

(KN) 6,93 6,84 7,49

(MPA) 71,7 70,74 77,49

c. CALCULOS: CALCULO MANUAL TRANSFORMANDO LA FIGURA EN UN CUADRADO

M-3: ( 𝝈=−

𝟔. 𝟗𝟑 ∗ 𝟏𝟎𝟑 ∗ 𝟎. 𝟏𝟔𝟒 𝟎. 𝟎𝟐𝟑𝟓 ) ∗ (− ) 𝟒 𝟐

𝝅 𝟒 ∗ (𝟎. 𝟎𝟐𝟑𝟓 − 𝟎. 𝟎𝟐𝟎𝟗𝟒 ) 𝟔𝟒

= 𝟓𝟗𝟓. 𝟔𝟕 (𝑴𝒑𝒂)

M-2:

( 𝝈=−

𝟔. 𝟖𝟒 ∗ 𝟏𝟎𝟑 ∗ 𝟎. 𝟏𝟔𝟒 𝟎. 𝟎𝟐𝟑𝟓 ) ∗ (− ) 𝟒 𝟐

𝝅 𝟒 ∗ (𝟎. 𝟎𝟐𝟑𝟕 − 𝟎. 𝟎𝟐𝟎𝟗𝟒 ) 𝟔𝟒

= 𝟓𝟑𝟖. 𝟑𝟓 (𝑴𝒑𝒂)

M-1: ( 𝝈=−

𝟕. 𝟒𝟗 ∗ 𝟏𝟎𝟑 ∗ 𝟎. 𝟏𝟔𝟒 𝟎. 𝟎𝟐𝟑𝟓 ) ∗ (− ) 𝟒 𝟐

𝝅 𝟒 ∗ (𝟎. 𝟎𝟐𝟑𝟖 − 𝟎. 𝟎𝟐𝟏𝟎𝟒 ) 𝟔𝟒

= 𝟓𝟖𝟏. 𝟔𝟕 (𝑴𝒑𝒂)

IV.

V.

CONCLUSIONES El ensayo a flexión puede servir como un gran medio para evaluar el comportamiento de diversos materiales dada por cargas; particularmente para determinar límites de estabilidad estructural, elasticidad y deformación en materiales. En los materiales se puede llegar a la rotura y con ello calcular la resistencia a la flexión como en el caso de los materiales ensayados. En esta oportunidad se verificó la relación entre cargas aplicadas y la deflexión, se obtuvo la medición experimental del módulo elástico del acero puesto en el ensayo de flexión. Se compruebo el esfuerzo máximo del acero, además se observó cómo se comporta una viga sometida a una carga puntual simétrica a su longitud y simplemente apoyada. Si la carga (P) disminuye ligeramente por debajo de su valor crítico, disminuye la deflexión, lo que a su vez hace disminuir el momento y el esfuerzo. Entonces se nota la proporcionalidad que hay entre las deformaciones y la carga. En cuanto al ensayos de flexión al acero, nos dirigidos a analizar que el acero fue soportado por una carga aplicada al punto medio; el esfuerzo máximo del acero y su deformación máxima fueron calculados mediante los incrementos de las cargas que actuaban sobre ella. El propósito de este ensayo de flexión fue para que podamos analizar el comportamiento de esfuerzo a flexión pura, además de logramos reconocer y determinar de manera práctica las distintas propiedades mecánicas sometida solamente al momento del acero. Debido a que la máquina que tenemos en el laboratorio no es especial para un elemento hueco tuvimos que realizar una serie de demostraciones manuales para poder lograr entender como fue calculada la deflexión por la prensa de ensayo el cual se logro obtener el resultado casi aproximados que nos arrojó. BIBLIOGRAFÍA

 https://rodas5.us.es/items/202507ce-80cd-de00-adeb-3cfc45af189d/2/viewscorm.jsp  guía de laboratorio de hormigón.

Fotográficas tomadas en laboratorio: