¡Descarga Ensayo de Tracción: Propiedades Mecánicas de Materiales de Ingeniería y más Ejercicios en PDF de Materiales solo en Docsity!
Propiedades mecánicas de
materiales de ingeniería: ensayo
de tracción
LABORATORIO DE MATERIALES DE
INGENIERÍA
Integrantes:
Bryan José Martin Mendoza - T José De Jesús Caro Urueta – T Katya Alejandra Jiménez Borja - T Julián Martínez Sánchez - T Luis Fernando Mendoza Cardona – T
Docente:
David Enrique Ramírez Brewer
Fecha:
23 de febrero de 2022
UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE BOLÍVAR
CURSO: MATERIALES DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERÍA 2022
PROPIEDADES MECÁNICAS: TRACCIÓN
1. INTRODUCCIÓN
El ensayo de tracción es un método destructivo utilizado en ingeniería para determinar las propiedades mecánicas de los materiales. Consiste en someter una probeta a una carga uniaxial de tensión que crece gradualmente de forma controlada (estática) hasta producir una ruptura. Esta técnica permite determinar ciertas propiedades como lo son: módulo de elasticidad, ductilidad, resistencia a la tracción y el esfuerzo a la rotura; las cuales serán obtenidas a través de datos tomados por (en este caso) una Máquina Universal de Ensayos. Las cifras conseguidas deben ser representados de forma gráfica para luego pasar por un análisis detallado, con el que se espera esclarecer y comparar las características de los grupos de materiales usados.
2. METODOLOGÍA
Materiales y Equipos
Figura 1. Tracción de probeta de acero 1020. Figura 2. Tracción de probeta de acrílico. Figura 3. Tracción de probeta de madera. Figura 4. Máquina Universal de Ensayos Model UH -600kNI SHIMADAZU
| Probeta de acero | Largo | Ancho | Espesor | | --- | --- | --- | --- | | | 60 mm | 6 mm | 3 mm |
| Probeta de acrílico | Largo | Ancho | Espesor | | --- | --- | --- | --- | | | 160 mm | 18 mm | 2,5 mm |
| Probeta de madera | Largo | Ancho | Espesor | | --- | --- | --- | --- | | | 160 mm | 18 mm | 2,3 mm |
Procedimiento
Prepare la máquina para ensayos a tracción: Encienda. Tome las dimensiones necesarias de las probetas a ensayar (largo, alto y ancho). Monte las probetas en las mordazas para el ensayo con el apoyo del técnico de laboratorio. Ajuste en cero el sistema en carga y deformación. Programe el ensayo automático utilizando el software del equipo. Inicie el ensayo estático, con aplicación gradual y lenta de carga hasta la rotura.
3. RESULTADOS
3.1. Análisis de Gráficas
A la hora de realizar el ensayo de tracción, la máquina de la figura 1, únicamente nos da valores de Fuerza vs desplazamiento, pero lo que necesitamos son los valores de esfuerzo y deformación, para solucionar esto haremos uso de las siguientes expresiones:
$\sigma = \frac{F}{A_o}$ Ecuación 1. Esfuerzo a partir de la fuerza (F) y área transversal inicial (Ao) sobre la que se aplica dicha fuerza
$\epsilon = \frac{\Delta l}{l_o}$ Ecuación 2. Deformación a partir del desplazamiento (Δl) y el largo inicial (lo)
esfuerzo máximo y finalmente observando la gráfica para el acero (figura 5), alcanzado su esfuerzo máximo el material se sigue deformando hasta alcanzar un valor de esfuerzo menor para luego fracturarse. Otra información que podemos extraer de las gráficas es que el material que más se deformó antes de fracturarse fue el acero lo que significa su módulo de Young es mayor que el de las otras probetas, lo cual se confirma cuando hacemos los cálculos.
3.2. Tabla Con datos de ciertos materiales
| Nombre del material | Resistencia a la tracción (MPa) | Módulo de elasticidad (MPa) | Familia del material | | --- | --- | --- | --- | | Acero 4140 | 700
- 850 | 190000 | Familia de Aceros Micro aleados. Tienen baja aleación y alta resistencia | | Hierro Fundido Grado 60-40-18 | 414 | 169000 | Hierro fundido nodular | | Aluminio 6061 | 241 | 68900 | Aleación de aluminio endurecido (Familia 6000) | | Vidrio Borosilicato | 81.5913 | 64000 | Tipo de vidrio a base de sílice y óxido de boro | | Polietileno de alta densidad | 21 | 565 – 1500 | Polímeros olefínicos |
MATERIALES COMPUESTOS
Los compuestos son una mezcla microscópica de dos o más materiales diferentes que tienen una interfaz separada y reconocible que los separa. Deben volver Sobre esto, no son uniformes (sus propiedades no son las mismas en toda su masa). Aunque pocos Los materiales compuestos son naturales (como la madera o el hueso) y la mayoría de los materiales Los vehículos que se utilizan hoy en día están diseñados y 'fabricados' por seres humanos. Los materiales de esta familia surgieron de la necesidad de materiales con grupos Propiedades difíciles de encontrar en cerámicas, plásticos o metales. Porque, Por ejemplo, en la industria del transporte se necesitan materiales ligeros, rígidos y resistentes a los golpes. Buena resistencia al impacto, resistencia al desgaste y a la abrasión, las propiedades rara vez se encuentran juntas; Por lo que el material se "diseña" de acuerdo a la aplicación para la que se requiere. Aunque hay Materiales obtenidos con propiedades especiales, utilice este material en aplicaciones La práctica no siempre es posible porque suele ser muy caro y materiales difíciles Hacer. Una característica de todos los materiales compuestos es que, dentro de cada material, Se pueden distinguir claramente dos componentes distintos: el sustrato y la fase uniforme o discontinua.
COMPONENTES DE LOS MATERIALES COMPUESTOS. LA MATRIZ
La matriz es la fase continua en la que el refuerzo queda "embebido". Tantos materiales metálicos, cerámicos o resinas orgánicas pueden cumplir con este papel. A excepción de los cerámicos, el material que se elige como matriz no es, en general, tan rígido ni tan resistente como el material de refuerzo. a. Bajo cargas compresivas: es la matriz la que soporta el esfuerzo, ya que se trata de la fase continua. b. En tracción: la matriz transfiere la carga aplicada sobre la pieza a cada una de las fibras o partículas, de
manera que éstas sean las que soporten el esfuerzo. Para ello es necesaria una excelente adhesión entre la matriz y el refuerzo.
MATERIAL DE ESFUERZO
Es la fase discontinua (o dispersa) la que se agrega a la matriz para dar el compuesto a las propiedades que la matriz no tiene. En general, el refuerzo se utiliza para aumentar Resistencia mecánica y dureza, pero también se pueden utilizar refuerzos para mejorar Comportamiento a alta temperatura o resistencia a la corrosión. El refuerzo puede estar en forma de gránulos o fibras. En general, es más eficiente. Cuanto más pequeño es el tamaño de las partículas, más uniformemente se distribuyen en matriz o cuando se aumenta la relación longitud/diámetro de las fibras. Aunque el material El refuerzo puede ser en forma de gránulos en una amplia gama de materiales Los compuestos más abundantes y más utilizados son los reforzados con fibras. En la mayoría de los compuestos reforzados con fibra, las fibras son fuertes, rígidas y Peso. Si el compuesto se utiliza a altas temperaturas, las fibras también deben contener Alta temperatura de fusión. Por lo tanto, la fuerza específica y el módulo de la hilatura son propiedades importantes.
3.3 Definición de materiales anisotrópicos, isotrópicos y
ortotrópico
3.3.1 Materiales anisotrópicos
Los materiales anisotrópicos, también conocidos como materiales "triclínicos", son medios dependientes de la dirección que se componen de estructuras cristalinas asimétricas. En otras palabras, las propiedades mecánicas de los materiales anisotrópicos dependen de la orientación del cuerpo del material. Cada superficie reacciona de manera diferente al aplicar la misma carga a diferentes ejes. Esto implica que, si se mide una determinada propiedad mecánica o térmica a lo largo del eje x, las mediciones diferirán al tomarla a lo largo del eje y o el eje z.
Existen dos tipos de materiales anisotrópicos: - Uniaxial: cristaliza en los sistemas de cristal tetra y hexagonal, incluidos los plásticos. Para cada longitud de onda, hay dos índices de refracción extremos. - Biaxial: cristaliza en los sistemas de cristal mono, orto y triclínico y normalmente tiene tres índices de refracción que tienen dos extremos opuestos y uno es neutro entre los dos.
Ejemplos de este tipo de material es la madera y las rocas que se pueden encontrar en la naturaleza.
3.3.2 Materiales isotrópicos
Un material es isotrópico si sus propiedades mecánicas y térmicas son las mismas en todas las direcciones. Los materiales isotrópicos pueden tener estructuras microscópicas homogéneas o no homogéneas. Por ejemplo, el acero muestra un comportamiento isotrópico, aunque su estructura microscópica no es homogénea.
