Esfuerzos Verdaderos

1

MARCO TEÓRICO El acero es una aleación de hierro y carbono, donde el carbono no supera el 2,1% en peso1 de la composición de la aleación, alcanzando normalmente porcentajes entre el 0,2% y el 0,3%. Porcentajes mayores que el 2,0% de carbono dan lugar a las fundiciones, aleaciones que al ser quebradizas y no poderse forjar —a diferencia de los aceros—, se moldean. La definición anterior, sin embargo, se circunscribe a los aceros al carbono en los que éste último es el único aleante o los demás presentes lo están en cantidades muy pequeñas pues de hecho existen multitud de tipos de acero con composiciones muy diversas que reciben denominaciones específicas en virtud ya sea de los elementos que predominan en su composición (aceros al silicio), de su susceptibilidad a ciertos tratamientos (aceros de cementación), de alguna característica potenciada (aceros inoxidables) e incluso en función de su uso (aceros estructurales). Usualmente estas aleaciones de hierro se engloban bajo la denominación genérica de aceros especiales, razón por la que aquí se ha adoptado la definición de los comunes o "al carbono" que amén de ser los primeros fabricados y los más empleados,2 sirvieron de base para los demás. Esta gran variedad de aceros llevó a Siemens a definir el acero como «un compuesto de hierro y otra sustancia que incrementa su resistencia».3 Por la variedad ya apuntada y por su disponibilidad —sus dos elementos primordiales abundan en la naturaleza facilitando su producción en cantidades industriales4 — los aceros son las aleaciones más utilizadas en la construcción de maquinaria, herramientas, edificios y obras públicas, habiendo contribuido al alto nivel de desarrollo tecnológico de las sociedades industrializadas.5 Sin embargo, en ciertos sectores, como la construcción aeronáutica, el acero apenas se utiliza debido a que es un material muy denso, casi tres veces más denso que el aluminio (7850 kg/m³ de densidad frente a los 2700 kg/m³ del aluminio).

2 Representación de la inestabilidad lateral bajo la acción de una fuerza ejercida sobre una viga de acero. Aunque es difícil establecer las propiedades físicas y mecánicas del acero debido a que estas varían con los ajustes en su composición y los diversos tratamientos térmicos, químicos o mecánicos, con los que pueden conseguirse aceros con combinaciones de características adecuadas para infinidad de aplicaciones, se pueden citar algunas propiedades genéricas: Su densidad media es de 7850 kg/m³. En función de la temperatura el acero se puede contraer, dilatar o fundir. El punto de fusión del acero depende del tipo de aleación y los porcentajes de elementos aleantes. El de su componente principal, el hierro es de alrededor de 1510 °C en estado puro (sin alear), sin embargo el acero presenta frecuentemente temperaturas de fusión de alrededor de 1375 °C, y en general la tempera necesaria para la fusión aumenta a medida que se funde (excepto las aleaciones eutécticas que funden de golpe). Por otra parte el acero rápido funde a 1650 °C. Su punto de ebullición es de alrededor de 3000 °C.18Es un material muy tenaz, especialmente en alguna de las aleaciones usadas para fabricar herramientas. Relativamente dúctil.

1. OBJETIVOS 

Determinar la carga que soporta el acero laminado en caliente y el tipo de falla de la misma



Determinar el diámetro instantáneo que tiene la probeta al poner cargas de tracción



Determinar los esfuerzos y deformaciones verdaderas para la probeta a ensayarse



Realizar los diagramas Esfuerzo Vs Deformación Especifica y Esfuerzo Verdadero Vs Deformación Verdadera



Determinar la relación y diferencias que tienen estos 3 diagramas

3

2. EQUIPOS 

Maquina Universal de 30 Ton A= ±5Kg.



Compas de puntas



Palmer A = +/- 0.01 mm



Deformímetro A = +/- 25 x 10-4 mm MATERIALES



Varilla de acero laminada en caliente de sección constante

3. PROCEDIMIENTO 

Los aparatos que se van a ocupar en el ensayo verificar si están bien calibrados.



Tomar las dimensiones que tiene la probeta a ocuparse



Colocar la probeta en la maquina universal, y aplicar cargas de tracción asta que la pieza falle



Tomar los cambios de diámetro y las deformaciones que tiene la probeta al aplicar cargas de tracción



Los datos registrados los tabulamos en la tabla de datos y con los cálculos necesarios encontramos los esfuerzos y las deformaciones verdaderas



Con estos datos podemos realizar los diagramas Esfuerzo Vs Deformación Especifica y los 2 diagramas de <esfuerzos Verdaderos y Deformaciones Verdaderas

4

4. TABLA Esfuerzos Verdaderos Lo = 50 mm 1 Nº 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

2

3

4

5

6

CARGA

DEFORMACION

DIAMETRO

AREA

ESFUERZO

P (N) 0 5000 10000 15000 20000 25000 26370 27419 29537 30742 31816 33026 33531 33915 34455 34729

Δl

φ (mm) 10,44 10,44 10,44 10,44 10,44 10,44 10,35 10,23 10,20 10,14 10,10 10,02 9,96 9,91 9,87 9,82

A (mm²) 85,603 85,603 85,603 85,603 85,603 85,603 84,134 82,194 81,713 80,754 80,118 78,854 77,913 77,132 76,511 75,738

σ (MPa) 0 58,409 116,818 175,228 233,637 292,046 308,050 320,304 345,046 359,123 371,669 385,804 391,704 396,189 402,498 405,698

(25 x 10 ¯⁴ mm/mm)

0 4 8 14 18 23 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000

7 DEF ESPECIFICA ξ (mm/mm 10¯³) 0 0,2 0,4 0,7 0,9 1,2 10,0 20,0 30,0 40,0 50,0 60,0 70,0 80,0 90,0 100,0

8

9

ESF VERDADERO

DEF. VERDADERO

S = Pi/Ai (Mpa) 0 58,409 116,818 175,227 233,636 292,045 313,429 333,588 361,473 380,685 397,112 418,823 430,366 439,698 450,327 458,542

δ = ln (Ao/Ai) (mm²/mm² x 10¯³)

0 0 0 0 0 0 17,312 40,636 46,509 58,309 66,214 82,119 94,131 104,196 112,285 122,443

10

11

ESF VERDADERO DEF.VERDADERO S = σ (1 + ξ) (Mpa) 0 58,421 116,865 175,350 233,847 292,382 311,130 326,710 355,398 373,488 390,253 408,952 419,123 427,885 438,722 446,268

δ = ln (1 + ξ) (mm/mm x 10¯³)

0 0,200 0,400 0,700 0,900 1,149 9,950 19,803 29,559 39,221 48,790 58,269 67,659 76,961 86,178 95,310

5

17 18 19 20 21 22

34865 35093 35267 35536 35536 23275

2200 2400 2600 26% 30% 43%

9,74 9,73 9,71 9,17 9,06 5,70

74,509 74,356 74,051 66,043 64,468 25,518

407,287 409,951 411,983 415,126 415,126 271,895

110,0 120,0 130,0 260,0 300,0 430,0

467,931 471,960 476,256 538,071 551,217 912,116

138,803 140,857 144,972 259,410 283,547 1210,352

452,089 459,145 465,541 523,058 539,663 388,809

104,360 113,329 122,218 231,112 262,364 357,674

6

5. GRAFICO

Esfuerzos Vs Deformaciones σ (MPa) s 600 σ Vs ξ 500

s Vs δ

σ Vs ξ s Vs δ

400

300

E = tg α α = 100/0.01 x 10-3 α = 89˚59̒59 ̋

200

100

Esc: ξ;δ 1:40 x 10¯³ mm/mm σ;s 1: 20(MPa) α

0 -50

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

ξ (mm/mm x 10¯³) δ

500

7

6. FOTOGRAFIAS DEL ENSAYO

Antes

Después

La falla que se produjo es de cono y cráter de forma perfecta 7. CONCLUSIONES 

Obtuvimos los esfuerzos y deformaciones verdaderos del acero conforme aumentamos la carga. Podemos ver que en la zona elasto-plástica el volumen del material no cambia por la acción de la deformación.



El diagrama Esfuerzo Verdadero Vs Deformación Verdadero es el correcto ya que el acero genera una compleja distribución de esfuerzos



Se observa que la falla producida en el ensayo es de cono y cráter de forma perfecta

8. RECOMENDACIONES 

La persona que lee los datos obtenidos tendría que dictar mas despacio ya que en esta practica nos confundimos en los datos



Los aparatos deben estar debidamente calibrados para las mediciones

8

9. CALCULOS UTILIZADOS EN LA PRACTICA Área A = π x φ2 4 A = π x 10.442 4 A = 85.603 mm2 Esfuerzo σ=P A σ = 5000 85.603 σ = 58.409 MPa Deformación Específica ξ = Δl Lo ξ = 4 x 25 x 10-4 50 ξ = 0.2 x 10-3 mm/mm Esfuerzo Verdadero S = Pi/Ai

S = σ (1 + ξ)

S = 5000 / 85.603

S = 58.409 (1 + 0.2 x 10-3)

S = 58.409 MPa

S = 58.421 MPa

9

Deformación Verdadera δ = ln (Ao/Ai)

δ = ln (1 + ξ)

δ = ln (85.603/84.134)

δ = ln (1 + 0.2 x 10-3)

δ = 17.312 x 10 -3 mm2/mm2

δ = 0.20 x 10 -3 mm/mm

10. BIBLIOGRAFIA 

www.wikipedia.com



www.rincóndelvago.com