INFORME DE LABORATORIO
Universidad del valle Cali, Colombia Junio de 2016 1. ENSAYO TORSIÓN OBJETIVOS DEL ENSAYO el comportamiento de la probeta sometida a torsión pura observar el determinar el módulo de rigidez G comparar el valor de G obtenido en el experimento con el que se obtiene a partir
de la fórmula G = E/2(1+ν)
DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO El equipo utilizado para la prueba es una máquina de ensayos a torsión la cual consta de una perilla para aplicar torque medido en Newton por metro y un medidor de ángulo en milésimas de radianes (tacómetro de revoluciones).
DESCRIPCIÓN DE LA PROBETA La probeta es una muestra circular de acero 1020 de diámetro ¼ de pulgada y de longitud L= 2pulgadas en la zona de ensayo. Cuenta con un área hexagonal en los extremos para que sea más fácil el soporte en la máquina.
DESCRIPCIÓN DE CÓMO SE DESARROLLÓ EL ENSAYO El ensayo se llevó a cabo en el laboratorio de materiales, después de describir el equipo se procedió a montar la probeta en la máquina de ensayo, se trazó una línea con marcador permanente a lo largo de la sección circular esto con el fin de visualizar la deformación, se calibró el tacómetro de revoluciones a cero junto con el medidor de torque. Se empezó a girar la perilla de torque y se tomaron datos de ángulo y Torque cada 0.5 revoluciones, para con estos datos calcular el G (módulo de cizalladora) teórico. El par máximo, donde la barra falló fue de 27 N/m y como habíamos estudiado en clase falló en cortante cerca de uno de los apoyos.
DATOS Y RESULTADOS T (N/m)
ϴ (mrad)
ϴ (rad)
1,2
4
0,004
2,4
8
0,008
3,5
12,5
0,0125
5
17
0,017
5,9
20,1
0,0201
6,9
24
0,024
7,5
27
0,027
8,6
29,5
0,0295
9,4
33
0,033
10,4
36,5
0,0365
11,4
40,9
0,0409
12,5
45
0,045
13,5
49
0,049
14,4
53,2
0,0532
15,4
57
0,057
De donde la pendiente de la gráfica m (268.48) es igual a la relación T/ ϴ de la ecuación. G=
∅
De donde
Reemplazando: pulgadas metros L=
2
0,0508
d=
0,25
0,00635
Obtenemos que el G teórico
()
G= ( )
= m ( ) = 8.54438 x 10^10
El G práctico lo obtenemos de la ecuación
De donde E es el módulo de elasticidad del acero 1020 y v es la razón de Poisson. E acero1020=
2,05 x 10^11
módulo de Poisson (v)
Pa 0,3
De encontramos que G = 7.8846 x 10 ^ 10, podemos calcular el porcentaje de error asi: Error = [(|teórico-práctico|)\ (practico)] x 100 Porcentaje de error = 8.368, el cual si bien es considerable podemos decir que es aceptable teniendo en cuenta las incertidumbres de la máquina y de observación.
CONCLUSIONES Una de las más importantes conclusiones a tener en cuenta es el hecho de que la teoría raramente coincide con la práctica y que por esto es importante para nosotros como ingenieros tener en cuenta esto a la hora de hace r nuestros cálculos en diseño estructuras cuidando siempre la seguridad. Podemos resaltar también la importancia de esta práctica para visualizar lo que ocurre y porqué al aplicar pares torsores en barras circulares. 2. ENSAYO DE FLEXIÓN EN MADERA
OBJETIVOS DE LA PRÁCTICA
Observar el comportamiento de la probeta sometida a flexión por carga puntual Determinar las flechas elásticas bajo cargas dadas Determinar la flecha elástica correspondiente a la carga mayor aplicada durante la prueba
DESCRIPCIÓN DEL EQUIPO Máquina Universal Dinámica de Ensayos alemana WPM: Esta máquina con la que cuenta el laboratorio de estructuras, ubicada en el primer piso del edificio 350 de la universidad del valle. Es muy versátil ya que con ella se pueden realizar ensayos a compresión, tracción y flexión en distintos materiales. Esta máquina se puede graduar para para determinar la fuerza aplicada, además entrega un pequeño grafico de la fuerza vs alargamiento.
DESCRIPCIÓN DE LA PROBETA: Para este ensayo se utilizó una probeta de madera de pino amarillo con dimensiones (4.8 *4.5 cm) y largo 0.70m
METODOLOGÍA
Las pruebas de flexión estática tipo cuatro puntos consisten en medir la deflexión (y) ocasionada por una carga (P) transversal a la dirección longitudinal (L) de la viga aplicada en dos puntos a L/3 de la portada interna de flexión. Las vigas fueron colocadas en dos soportes simples a una distancia de 0.68m. La distancia entre puntos de carga fue de 22.66cm y una distancia sobresaliente de 1cm en cada extremo de la viga.
Se pone una placa rígida para transmitir la carga con 2 pilares que hacen de cargas puntuales. Se tomó la deformación en el punto medio cada 40 kg, esta se midió con un medidor de desplazamiento vertical.
DATOS Y RESULTADOS: La siguiente tabla contiene los datos obtenidos en el ensayo:
fuerza (kg) 40 80 120 160 200 240 280 320 360 400 440 480
Desplazamiento (""^-3) 20 46 68 90 108 130 153 175 200 222 250 280
520 560 600
311 350 403
A partir de los 600 kg, se retiró el medidor para evitar dañarlo, y se llevó la probeta hasta la falla, con una carga máxima de 780kg.
ANALISIS DE RESULTADOS Las líneas elásticas se construyen graficando la fuerza y el desplazamiento.
Fuerza vs Desplazamiento 700 600 500 ) g k ( a z r e u f
400 300 200 100 0 0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
desplazamiento (in^-3)
Se puede evidenciar que la flecha se comporta linealmente hasta cierto punto donde comienza a decrecer un poco esto debido a que el material supera su límite elástico, el punto donde el material ya no podrá volver a su posición inicial. Fuerza vs Desplazamiento(rango elástico) 450 y = 1.8107x + 0.5435 R² = 0.9992
400 350 ) g k ( a z r e u f
300 250 200 150 100 50 0 0
50
100
150
200
250
desplazamiento (in^-3)
En esta grafica el punto final es la flecha elastica maxima del material experimental. Flecha maxima=222 in^-3 para encontrar la flecha maxima teorica, nos referimos al apendice G del libro mecanica de materiales-gere. Y el modulo de elasticidad lo sacamos de la web.
E=125000 kg/cm^2 Δc=
∗. ∗5∗.7
I=
.5∗.^
=41.472
( 3 ∗ 6 8 − 4 ∗ 22.66 )
ΔC=0.858CM El error entre el teórico y el práctico.
Error=0.018%
REFERENCIA BIBLIOGRAFICA:
http://www.scielo.org.mx/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S200707052015000100012 instructivo de práctica de laboratorio, Ricardo Ramírez. https://es.wikipedia.org/wiki/%C3%B3dulo_de_cizalladura http://www.udistrital.edu.co:8080/documents/19625/239908/ENSAYO +DE+TORSION.pdf?version=1.0 http://repository.unilibre.edu.co/bitstream/handle/10901/7826/Vasque zTorresEdwinLibardo2013Anexos.pdf?sequence=2 https://es.wikipedia.org/wiki/Anexo:Constantes_el%C3%A1stopl%C3 %A1sticas_de_diferentes_materiales Mecáni ca de materi ales . S éptima E dición James M. Gere y Barry J. Goodno
