Curva esfuerzo deformacion

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se pueden utilizar como probetas las muestras sin mecanizar o no maquinadas. La sección de la probeta puede ser circular, cuadrada o rectangular.

1) Probetas maquinadas: Las probetas de ensayo maquinadas deben tener una curva de transición entre los agarres de las mordazas y la longitud paralela si estas son de diferentes dimensiones. Los extremos de agarre pueden ser de cualquier forma siempre y cuando se adapten a las mordazas de la máquina. La longitud libre de las mordazas siempre debe ser mayor que la longitud inicial calibrada. Las especificaciones para este tipo de probetas se presentan en la Fig. 3.

Fig. 3. Especificaciones para probetas maquinadas.

Las medidas estándar para este tipo de probetas se encuentran en la TABLA I (Apéndice)

2) Probetas no maquinadas: Si la probeta es de una longitud no calibrada, la longitud libre entre las mordazas debe ser suficiente para que las marcas calibradas queden a una distancia razonable de las mordazas. Las especificaciones para este tipo de probetas se presentan en la Fig. 4. Las medidas estándar para este tipo de probetas se encuentran en la TABLA II (Apéndice)

Fig. 4. Especificaciones para probetas no maquinadas.

Por otro lado, para materiales compuestos se tienen las siguientes especificaciones estructurales para las probetas de prueba presentadas en la Fig. 5. Las especificaciones de las medidas se encuentran en la TABLA III (Apéndice).

Fig. 5. Especificaciones estructurales para probetas de materiales compuestos.

Considerando las medidas necesarias especificadas anteriormente según el material y tipo de probeta, se calcula la sección transversal de esta. Una vez hecho esto se monta la probeta en la máquina de ensayos y se comprueba que para carga nula sobre la probeta la máquina de ensayos da una medida de carga nula también.

PROCEDIMIENTO

La máquina de ensayos está diseñada para alargar la probeta a una velocidad constante y para medir continua y simultáneamente la carga instantánea aplicada y el alargamiento resultante. La prueba dura varios minutos y es destructiva, o sea, la probeta del ensayo es deformada permanentemente y a menudo rota. La velocidad de estiramiento será siguiendo la norma ASTM, en este caso es de 2 [mm/min] [1].

A continuación, se explicará de manera detallada los pasos que se tienen que realizar para llevar a cabo con éxito esta prueba [1].

1) Preparación de la máquina de ensayo. Al iniciar o después de un periodo prolongado de inactividad, llevar la maquina a temperatura de funcionamiento.

2) Medición de las dimensiones de la probeta.

3) Cero de la máquina de ensayo. Instalar la máquina de tal forma que la indicación de fuerza cero signifique un estado de fuerza cero en la muestra.

4) Apretar la muestra.

5) Velocidad de los ensayos. Debe especificarse los limites adecuados de la velocidad de los ensayos, de forma que los resultados especificados sean satisfactorios.

6) Se pone en marcha la máquina y se aplica la carga. La carga se aplica con la velocidad prefijada hasta la rotura de la probeta.

7) Una vez se cuenten con todos los datos experimentales, se procederá a realizar los cálculos pertinentes y de esta manera realizar el análisis de los resultados obtenidos en la práctica.

CURVA PRÁCTICA

Los valores utilizados para determinar las gráficas son el esfuerzo y deformación ingenieril debido a que el software no nos entrega los valores del área de la sección transversal en cada instante de la prueba.

A continuación, se presentan las curvas de esfuerzo-deformación obtenidas de forma experimental para dos materiales en particular:

Material metálico – Acero

Para este caso se utilizó una probeta de acero que contaba con las siguientes medidas iniciales:

Parámetro Valor [mm]

Longitud inicial 140

Ancho inicial 11

Grosor inicial 1.8

Los parámetros obtenidos son reportados en la TABLA IV (Apéndice). La curva obtenida se presenta en la Fig. 6

Fig. 6. Curva esfuerzo-deformación experimental para el acero.

Respecto a este material podemos ver que presenta una zona elástica y otra plástica, por lo tanto, podemos decir que el material, en este caso el acero, se deformó pudiendo recuperar su largo inicial hasta un punto que ya no soportó la tensión y comenzó a deformarse de forma permanente, es decir, no puede recuperar su largo inicial. Por lo cual se puede concluir que el acero es un material dúctil y que presenta una gran capacidad a soportar tensiones debido a su gran resistencia a la tracción.

Material compuesto – Compuesto de fibra de carbono y aramida.

El material utilizado es un compuesto de fibra de carbono y fibra de aramida que son pegadas con resina epóxica. Las medias iniciales de la probeta utilizada son:

Parámetro Valor [mm]

Longitud inicial 300

Ancho inicial 35

Grosor inicial 4.4

La curva esfuerzo-deformación obtenida se presenta en la Fig. 7. Además, en la TABLA V (Apéndice) se presentan los valores de los parámetros obtenidos experimentalmente.

Fig. 7. Curva esfuerzo-deformación experimental para el material compuesto de fibra de carbono y aramida.

Respecto a este material solo tiene zona elástica, esto se puede ver en la Fig. 7. ya que solo representa una función lineal. Además, luego de un determinado esfuerzo el material ya no es capaz de soportar mayor tracción y se fractura inmediatamente, sin presentar una deformación permanente. Por lo tanto, estamos en presencia de un material frágil.

CONCLUSIÓN

El objetivo de la prueba de tensión es determinar aspectos importantes de la resistencia y alargamiento