Practica De Aula S 9 Y 10

MECÁNICA DE METALES

PRÁCTICA N° 09: ENSAYO DE TRACCIÓN Problema 1.-En el límite proporcional, la longitud calibrada de 6 pulgadas de una barra de aluminio de 3/8 pulgadas de diámetro se ha alargado 0.012 pulgadas con una disminución en el diámetro de hasta 0.37477 pulgadas. La carga correspondiente fue de 2210 lbf. Determinar: a.-El módulo de Young ó módulo de elasticidad, b.-El coeficiente de Poisson y c.-El límite de proporcionalidad Problema 2.-Una barra de un ensayo de tensión con un diámetro estándar de 0.505 pulgadas y una longitud calibrada de 2 pulgadas se ensayó hasta la falla del material por fractura. Se registraron las siguientes cargas y deformaciones, tabla N° 1. Determinar: a.-El módulo de Young ó módulo de elasticidad, b.-El límite proporcional y la resistencia última, c.-El esfuerzo de fluencia y El esfuerzo de fractura, d.-¿Clasificaría este material como frágil ó dúctil? y e.-El esfuerzo de fractura verdadero si el diámetro de la barra en la fractura fue de 0.464 pulgadas. Tabla N° 1

Tabla N° 2

Problema 3.-Una barra de ¼ pulg x 2 pulg x 60 pulg se alarga 0.02 pulg bajo la acción de una carga de tensión de 5000 lbf. Bajo esta carga, la dimensión de 2 pulg se reduce a 1.99981 pulgadas. Suponiendo que estas condiciones caen dentro del intervalo lineal de la curva de esfuerzo-deformación unitaria, determinar: a.-El módulo de Young ó módulo de elasticidad, b.-El coeficiente de Poisson, c.-El límite proporcional y d.La disminución de la dimensión de ¼ de pulgada. Problema 4.-Una barra de un ensayo de tensión con un diámetro estándar de 0.505 pulg y una longitud calibrada de 2 pulg se ensayó hasta la falla por fractura. Los datos de carga y deformación registrados fueron los siguientes, tabla N° 2. Determinar: a.-El módulo de Young ó módulo de elasticidad, b.-El límite proporcional y la resistencia última, c.-La resistencia de fluencia para una deformación del 0.2%, d.-El esfuerzo de fractura y e.-¿Clasificaría este material como frágil ó dúctil? Problema 5.-Para la barra cargada a tensión como se muestra en la figura 1, el incremento en la longitud b es de 0.00185 pulg y la disminución en la longitud a es de 0.00028 pulg. Suponiendo que los esfuerzos Ms. Ing. FEDERICO BRAULIO BRICEÑO ROLDAN

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correspondientes caen en el intervalo elástico, determinar, el coeficiente de Poisson. Inicialmente a = 1 pulg y b = 2 pulg.

Figura 1

Figura 2

Problema 6.-Sobre una barra de 0.505 pulg de diámetro actúa una carga de tensión de 6400 lbf, en el intervalo elástico. Se observa que una sección de 2 pulg se alarga 0.016 pulg y que su diámetro disminuye a 0.5039 pulg. ¿Cuáles son el módulo de elasticidad y el coeficiente de Poisson? Problema 7.-Una barra de acero de 25 mm x 100 mm x 1500 mm se alarga 1.05 mm bajo la acción de una carga de tensión de 350 KN. Bajo esta carga, la dimensión de 100 mm se reduce a 99.98 mm. Suponiendo que estas condiciones se hallan dentro del intervalo lineal de la curva de esfuerzo-deformación unitaria, determinar: a.-El módulo de Young ó módulo de elasticidad, b.-El coeficiente de Poisson, c.-El límite proporcional y d.-La disminución en la dimensión de 25 mm. Problema 8.-Una barra de un ensayo de tensión con diámetro de 12.83 mm y una longitud calibrada de 50 mm se ensayó hasta su falla por fractura. Los datos de carga y de deformación registrados fueron los siguientes, tabla N° 3. Determinar: a.-El módulo de Young ó módulo de elasticidad, b.-El límite proporcional y la resistencia última, c.-El esfuerzo de fluencia y El esfuerzo de fractura, d.-¿Clasificaría este material como frágil ó dúctil? y e.-El esfuerzo de fractura verdadero si el diámetro de la barra en la fractura fue de 11.79 mm. Tabla N° 3

Tabla N° 4

Problema 9.-Una barra de un ensayo de tensión con diámetro de 12.83 mm y una longitud calibrada de 50 mm se ensayó hasta su falla por fractura. Los datos de carga y de deformación registrados fueron los siguientes, Tabla N° 4. Ms. Ing. FEDERICO BRAULIO BRICEÑO ROLDAN

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Determinar: a.-El módulo de Young ó módulo de elasticidad, b.-El límite proporcional y la resistencia última, c.-La resistencia de fluencia para una deformación del 0.2% y d.-¿Clasificaría este material como frágil ó dúctil? Problema 10.-Se prueban tres materiales diferentes, designados A, B y C, se ensayan en tensión empleando muestras de ensayo que tienen diámetros de 0.505 pulg y longitudes calibradas de 2 pulg, ver figura 2. En la falla, se ve que las distancias entre las marcas de calibración son: 2.13, 2.48 y 2.78 pulg respectivamente. También se observa que en la falla las secciones transversales de los diámetros tienen 0.484, 0.398 y 0.253 pulg respectivamente. Determinar la elongación porcentual y el porcentaje de reducción en el área de cada muestra y luego utilizar su juicio para indicar si cada material es frágil o dúctil. Problema 11.-Un ensayo de tensión para una aleación de acero da como resultado el diagrama de esfuerzodeformación mostrado en la figura 3. Calcular el módulo de elasticidad y la resistencia a la cedencia con base en un corrimiento del 0.2%. Identificar en la gráfica el esfuerzo último y el esfuerzo de fractura.

Figura 3

Figura 4

Problema 12.-En la figura 4 se muestra el diagrama de esfuerzo-deformación para una aleación de aluminio utilizada en la fabricación de partes de aeronaves. Si una probeta de este material se esfuerza hasta 600 MPa, determinar la deformación permanente que queda en la probeta cuando esta se libera de la carga. Además, encontrar el módulo de resiliencia antes y después de la aplicación de la carga. Figura 5a, 5b

Problema 13.-La barra de aluminio que se muestra en la figura 5.a, tiene una sección transversal circular y está sometida a una carga axial de 10 KN. Según la porción del diagrama de esfuerzo-deformación que se muestra en la figura 5.b, determinar la elongación aproximada de la barra cuando se aplica la carga. Considerar que Ealuminio = 70 GPa. Ms. Ing. FEDERICO BRAULIO BRICEÑO ROLDAN

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Problema 14.-Una barra de acero A-36 tiene las dimensiones mostradas en la figura 6, si se aplica una fuerza axial de P = 80 KN sobre la barra, determinar el cambio en su longitud y el cambio en las dimensiones de su sección transversal después de aplicar la carga. El material se comporta elásticamente. Problema 15.-En la figura 7, se muestra una probeta de aluminio que tiene un diámetro D o = 25 mm y una longitud calibrada Lo = 250 mm. Si una fuerza de 165 KN alarga la longitud calibrada 1.20 mm, encuentre el módulo de elasticidad. Además, determinar que tanto se contrae el diámetro de la probeta por la acción de la fuerza. Considerar que G = 26 GPa y 𝜎𝑌 = 𝜎𝑜 = 440 𝑀𝑃𝑎.

Figura 6

Figura 7

Problema 16.-Una barra de 100 mm de longitud tiene un diámetro de 15 mm. Si se aplica una carga axial a tensión de 100 KN, determine el cambio en su longitud. E = 200 GPa. Problema 17.-Una barra tiene una longitud de 8 pulg y un área de sección transversal de 12 pulg2. Determinar el módulo de elasticidad de su material si está sometido a una carga axial a tensión de 10 Kip y se estira 0.003 pulg. El material tiene un comportamiento elástico lineal. Problema 18.-Una barra de latón de10 mm de diámetro tiene un módulo de elasticidad de 100 GPa. Si tiene una longitud de 4 m y está sometida a una carga axial a tensión de 6 KN, determinar su elongación. Problema 19.-El material para la probeta de 50 mm de largo tiene el diagrama de esfuerzo-deformación mostrado en la figura 8. Si P = 100 KN, determinar la elongación de la probeta. Problema 20.-El material para la probeta de 50 mm de largo tiene el diagrama de esfuerzo-deformación mostrado en la figura 8. Si se aplica la carga P = 150 KN y después se retira, determinar la elongación permanente de la probeta.

Figura 8

Figura 9

Problema 21.-En la figura 9, si la elongación del material BC es de 0.2 mm, después de aplicar la fuerza P, determinar la magnitud de P. El alambre es de acero A-36 y tiene un diámetro de 3 mm.

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PRACTICA N° 10: CARACTERÍSTICAS MECÁNICAS DE LOS MATERIALES 1.-El alargamiento y la estricción son medidas directas de la: a) Resistencia.

b) Ductilidad.

c) Tenacidad.

d) Dureza.

2.-Durante el ensayo de tracción podemos decir que la deformación es elástica cuando: a) La deformación es proporcional a la tensión. b) Al representar la tensión en función de la deformación se observa una relación lineal. c) El camino recorrido durante la carga y descarga es el mismo. d) Todas son correctas. 3.-El módulo de elasticidad puede ser interpretado como: a) El límite máximo a alcanzar antes de que el material entre en deformación plástica. b) La resistencia de un material a la deformación elástica. c) La ductilidad del material durante la deformación plástica. d) La relación entre el alargamiento relativo porcentual y el porcentaje de reducción de área. 4.-Para determinar la dureza de los aceros templados pueden emplearse los procedimientos: a) HV o HRc.

b) HB.

c) HRb.

d) Las distintas escalas son equivalentes y puede utilizarse cualquiera de ellas. 5.-¿A cuál de los siguientes factores no es debida la inexactitud de las medidas de dureza?: a) Obtener resultados en los extremos de la escala de medida. b) Medir sobre muestras muy delgadas. c) Si las huellas están muy cerca unas de otras. d) Si para determinar la dureza medimos la profundidad de la huella. 6.-¿A qué no es sensible la temperatura de transición dúctil-frágil? a) A la estructura cristalina.

b) A la composición.

c) A la temperatura de fusión.

d) Al tamaño de grano.

7.-¿Qué materiales pueden experimentar una transición dúctil-frágil? a) Los materiales cerámicos.

b) Los materiales metálicos.

c) Los materiales poliméricos.

d) Todas son correctas.

8.-El límite de fatiga o la resistencia a la fatiga significa: a) Una tensión por debajo de la cual no ocurrirá la rotura por fatiga. b) El nivel de tensión que produce la rotura después de un determinado número de ciclos. c) El mayor valor de la tensión fluctuante que no producirá la rotura en un número infinito de ciclos. d) Todas son correctas. 9.-En fluencia cuando diseñamos a vida larga, el parámetro utilizado es: a) El tiempo a la ruptura.

b) La velocidad de fluencia estacionaria.

c) El límite elástico.

d) La resistencia a rotura.

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10.-¿Cuál de las siguientes expresiones aplicables al ensayo de tracción no es correcta? a) 𝜎𝑟 = ln(1 + 𝜀)

c) 𝜎 = 𝐹 ⁄𝐴𝑜

b) 𝜎 = 𝐸 ∗ 𝜀

d) 𝜀 = (𝑙𝑓 − 𝑙𝑜 )/𝑙𝑜

11.-En una pieza sometida a fatiga, una gran superficie agrietada por fatiga, es indicativa: a) Baja tenacidad y bajo nivel de tensiones.

b) Baja tenacidad y alto nivel de tensiones.

c) Elevada tenacidad y alto nivel de tensiones.

d) Elevada tenacidad y bajo nivel de tensiones.

12.-Una probeta de tracción con sección inicial de 10 mm2, presenta tras la rotura una sección de rotura de 6 mm2. La estricción valdrá: a) 4 mm2.

b) 6 mm2.

c) 40%.

d) 66,7%.

13.-Los registradores de las prensas de tracción dan gráficos de: a) Tensión real - deformación real.

b) Tensión nominal - deformación nominal.

c) Tensión nominal - incremento de longitud.

d) Fuerzas - incremento de longitud.

14.-Si durante el ensayo de flexión no sobrepasamos el límite elástico, los materiales: a) Deformarán hasta rotura.

b) Recuperarán su forma inicial.

c) Se deformarán sólo parcialmente.

d) Ninguna es correcta.

15.-La teoría de la elasticidad hace uso de los indicadores siguientes: a) Módulo de elasticidad y límite elástico.

b) Alargamiento y estricción.

c) Resistencia y coeficiente de Poisson.

d) Todas son correctas.

16.-La resiliencia es una medida de: a) Ductilidad.

b) Dureza.

c) Resistencia.

d) Tenacidad.

17.-La transición dúctil-frágil no es típica de: a) Los materiales cerámicos.

b) Los materiales poliméricos.

c) Los metales con estructura cúbica de caras centradas.

d)

Los

metales

con

estructura

hexagonal

compacta. 18.-El límite de fatiga de un material es la tensión a la que: a) No se produce dañado nunca.

b) Se produce el agrietamiento a un determinado número de

ciclos. c) Se produce el dañado al primer ciclo de servicio. d) Se produce deformación permanente al ser superado. 19.-Algunos durómetros dan lecturas directas de la dureza: a) Rockwell B.

b) Brinell.

c) Vickers.

d) Brinell y Rockwell C.

21.-La dureza de los metales se correlaciona directamente con: a) La carga de rotura R.

b) El alargamiento A%.

c) La tenacidad.

d) Todas las anteriores.

22.-Defina material homogéneo. 23.-En la figura 10, indicar los puntos en el diagrama esfuerzo-deformación que representan el límite de proporcionalidad y el esfuerzo último. 24.-Definir el módulo de elasticidad. Ms. Ing. FEDERICO BRAULIO BRICEÑO ROLDAN

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25.-A temperatura ambiente, el acero de bajo carbono es un material dúctil. ¿Verdadero o falso? 26.-El esfuerzo y la deformación de ingeniería se calculan utilizando el área de la sección transversal y la longitud reales de la probeta. ¿Verdadero o falso? 27.-A medida que la temperatura aumenta, el módulo de elasticidad se incrementa. ¿Verdadero o falso?

Figura 10

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