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INTRODUCCION: El acero es uno de los materiales estructurales más versátiles, pues posee una gran resistencia, poco peso, facilidad de fabricación y otras propiedades que hacen a este material muy conveniente. conveniente. El hierro puro es uno de los elementos de acero, por lo tanto consiste solamente de un tipo de átomos. No se encuentra libre en la naturaleza ya que químicamente reacciona reacciona con facilidad con el oxígeno del aire para formar oxido de hierro-herrumbre. El óxido se encuentra en cantidades significativas en el mineral de hierro, el cual es una concentración de óxido de hierro con impurezas y materiales térreos. En el siguiente informe se detallara la experiencia realizada en el laboratorio de acero que consiste básicamente en ensayar una probeta de acero normalizada según SAE1045, al ser sometida a un ensayo de tracción mediante una maquina universal de ensayos según los procedimientos establecidos en la Nch200 de ensayos a tracción ferrosos. En la primera parte se explicara la teoría básica con respecto al acero como por ejemplo su punto de fluencia, punto de ruptura, zona elástica y plástica; sus componentes (0,43-0,50% de carbono, 0,60-0,90% de manganeso, 0,04% de fósforo como máximo y un 0,05% de azufre como máximo), lo que busca la ductilidad, homogeneidad, elevado valor de la relación resistencia mecánica versus limite de fluencia, soldavilidad , opción de corte a la llama sin endurecimiento y resistencia razonable a la corrosión; y principalmente como este se comporta en teoría, frente a esfuerzos de tracción. Finalmente se llevaran estas teorías calculando el limite de proporcionalidad, punto de fluencia, esfuerzos máximos, esfuerzo de ruptura, etc. Además realizaremos los gráficos de esfuerzo v/s deformación y esfuerzo real v/s deformación real; que obtendremos a través del grafico del ensayo carga v/s alargamiento.n1 Comportamiento del acero Son muchos los materiales que se ven sometidos a tracción en los diversos procesos mecánicos. Especial interés tienen los que se utilizan en obras de arquitectura o de ingeniería, tales como las rocas, la madera, el hormigón, el acero, varios metales, etc. Cada material posee cualidades propias que definen su comportamiento ante la tracción. Algunas de ellas son:
elasticidad (módulo de elasticidad) plasticidad ductilidad fragilidad
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Catalogados los materiales conforme a tales cualidades, puede decirse que los de características pétreas, bien sean naturales, o artificiales como el hormigón, se comportan mal frente a esfuerzos de tracción, hasta el punto que la resistencia que poseen no se suele considerar en el cálculo de estructuras. Por el contrario, las barras de acero soportan bien grandes esfuerzos a tracción y se considera uno de los materiales idóneos para ello. El acero en barras corrugadas se emplean en conjunción con el hormigón para evitar su fisuración, aportando resistencia a tracción, dando lugar al hormigón armado.n2 TIPOS DE ESFUERZOS
Tracción. Hace que se separen entre sí las distintas partículas que componen una pieza, tendiendo a alargarla. Por ejemplo, cuando se cuelga de una cadena una lámpara, la cadena queda sometida a un esfuerzo de tracción, tendiendo a aumentar su longitud.
Compresión. Hace que se aproximen las diferentes partículas de un material, tendiendo a producir acortamientos o aplastamientos. Cuando nos sentamos en una silla, sometemos a las patas a un esfuerzo de compresión, con lo que tiende a disminuir su altura. n 3
BIBLIOGRAFIA: n1http://html.rincondelvago.com/acero_12.html n2http://es.wikipedia.org/wiki/Acero n3http://thales.cica.es/rd/Recursos/rd99/ed99-0053-02/contenido/4_esfuerzos.htm
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OBJETIVOS:
Obtener la curva del diagrama esfuerzo vs deformación específica en los cálculos realizados con los valores verdaderos. Determinar las propiedades mecánicas de las cuervas tanto nominales como verdaderas. Obtener conclusiones respecto a la grafica nominal y verdadera. Determinar esfuerzos nominales verdaderos, transversales verdaderos, longitudinales y exactos.
EQUIPO:
Máquina Universal 30 Ton. Escala Media A= +/-10 kgf Calibrador A= +/-0.02mm Dial de Tracción A= +/-1*10 -4 pulgadas Tornillo Micrométrico: A+/- 0.01mm
MATERIAL:
Probeta de acero (Ø = 10.25mm; Lm = 2pulgadas)
PROCEDIMIENTO: 1. Tomamos las respectivas medidas iniciales de la probeta de ensayo (diámetro y longitud inicial de medida) 2. Ubicamos el dial ajustando en cada lado extremo a la probeta. 3. Colocamos las probetas en la máquina universal, aplicamos cargas a la probeta desde 100kg hasta llegar a una carga máxima. 4. Verificamos la carga máxima y el valor obtenido lo registramos en una tabla de datos. 5. Verificamos el tipo de falla para las posteriores conclusiones.
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TABLA #1 DATOS:
Lm = 50.8 mm ø= 10.25 mm A0= 82.52 mm2
VERDADEROS NOMINALES No.
1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
CARGA
CARGA
P
TRANSVERSALES
LONGITUDINALE
EXACTOS
DEFORM.
DEFORM.
DIAM.
AREA
ESFUER.
DEFORM.
ESFUER.
DEFORM.
ESFUER.
DEFORM.
ESFUER.
DEFORM.
P
ℓ
ℓ
ɸi
Ai
σ
ε
S
δ
S
δ
S
δ
(Kg)
(KN)
(pulg x 10^4)
(mm x 10^-4)
(mm)
(mm²)
(Mpa)
(mm/mm x 10^-4)
(Mpa)
(mm/mm x 10^-3)
(Mpa)
(mm/mm x 10^-3)
(Mpa)
(mm/mm x 10^-4)
2 0,00 1000,00 1500,00 2000,00 2500,00 3000,00 2990,00 3050,00 3000,00 3040,00 3160,00
3 0,00 9,80 14,70 19,60 24,50 29,40 29,30 29,89 29,40 29,79 30,97
4 0,00 8,00 13,00 19,00 25,00 32,00 100,00 200,00 300,00 400,00 500,00
5 0,00 203,20 330,20 482,60 635,00 812,80 2540,00 5080,00 7620,00 10160,00 12700,00
6 10,3 10,3 10,3 10,3 10,2 10,2 10,2 10,2 10,2 10,2 10,1
7 82,52 82,52 82,52 82,52 82,35 82,35 82,35 82,35 82,35 81,39 80,75
8 0,00 118,76 178,14 237,52 296,90 356,28 355,09 362,22 356,28 361,03 375,28
9 0,00 4,00 6,50 9,50 12,50 16,00 50,00 100,00 150,00 200,00 250,00
0,00 118,76 178,15 237,53 297,49 356,99 355,80 362,94 356,99 366,03 383,48
10 0,05 0,05 0,05 0,05 2,00 2,00 2,00 2,00 2,00 13,76 21,63
0,00 118,81 178,25 237,74 297,27 356,85 356,87 365,84 361,62 368,25 384,66
0,00 0,40 0,65 0,95 1,25 1,60 4,99 9,95 14,89 19,80 24,69
11 0,00 118,76 178,15 237,53 297,49 356,99 355,80 362,94 356,99 366,03 383,48
0,00 4,00 6,50 9,50 12,49 15,99 49,88 99,50 148,89 198,03 246,93
P á g i n a | 5-11
12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
3340,00 3460,00 3560,00 3660,00 3750,00 3850,00 3960,00 4020,00 4100,00 4160,00 4200,00 4220,00 4290,00 2500,00
32,73 33,91 34,89 35,87 36,75 37,73 38,81 39,40 40,18 40,77 41,16 41,36 42,04 24,50
600,00 15240,00 700,00 17780,00 800,00 20320,00 900,00 22860,00 1000,00 25400,00 1200,00 30480,00 1400,00 35560,00 1600,00 40640,00 1800,00 45720,00 2000,00 50800,00 2200,00 55880,00 2400,00 60960,00 2400,00 60960,00 8039,40 204200,76
10,1 10,1 10,1 10 10 9,94 9,9 9,85 9,8 9,74 9,7 9,65 9,65 7,54
80,28 79,80 79,49 79,01 78,54 77,60 76,98 76,20 75,43 74,51 73,90 73,14 73,14 44,65
396,66 410,91 422,78 434,66 445,35 457,22 470,29 477,41 486,91 494,04 498,79 501,16 509,48 296,90
300,00 350,00 400,00 450,00 500,00 600,00 700,00 800,00 900,00 1000,00 1100,00 1200,00 1200,00 4019,70
407,74 424,90 438,92 453,96 467,92 486,21 504,15 517,00 532,68 547,16 556,98 565,45 574,83 548,70
27,55 33,50 37,47 43,44 49,43 61,47 69,54 79,66 89,84 102,12 110,35 120,69 120,69 614,16
408,56 425,29 439,69 454,22 467,61 484,66 503,21 515,60 530,73 543,44 553,65 561,30 570,61 416,24
29,56 34,40 39,22 44,02 48,79 58,27 67,66 76,96 86,18 95,31 104,36 113,33 113,33 337,88
407,74 424,90 438,92 453,96 467,92 486,21 504,15 517,00 532,68 547,16 556,98 565,45 574,83 548,70
295,59 344,01 392,21 440,17 487,90 582,69 676,59 769,61 861,78 953,10 1043,60 1133,29 1133,29 3378,78
P á g i n a | 5-11
12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
3340,00 3460,00 3560,00 3660,00 3750,00 3850,00 3960,00 4020,00 4100,00 4160,00 4200,00 4220,00 4290,00 2500,00
32,73 33,91 34,89 35,87 36,75 37,73 38,81 39,40 40,18 40,77 41,16 41,36 42,04 24,50
600,00 15240,00 700,00 17780,00 800,00 20320,00 900,00 22860,00 1000,00 25400,00 1200,00 30480,00 1400,00 35560,00 1600,00 40640,00 1800,00 45720,00 2000,00 50800,00 2200,00 55880,00 2400,00 60960,00 2400,00 60960,00 8039,40 204200,76
10,1 10,1 10,1 10 10 9,94 9,9 9,85 9,8 9,74 9,7 9,65 9,65 7,54
80,28 79,80 79,49 79,01 78,54 77,60 76,98 76,20 75,43 74,51 73,90 73,14 73,14 44,65
396,66 410,91 422,78 434,66 445,35 457,22 470,29 477,41 486,91 494,04 498,79 501,16 509,48 296,90
300,00 350,00 400,00 450,00 500,00 600,00 700,00 800,00 900,00 1000,00 1100,00 1200,00 1200,00 4019,70
407,74 424,90 438,92 453,96 467,92 486,21 504,15 517,00 532,68 547,16 556,98 565,45 574,83 548,70
27,55 33,50 37,47 43,44 49,43 61,47 69,54 79,66 89,84 102,12 110,35 120,69 120,69 614,16
408,56 425,29 439,69 454,22 467,61 484,66 503,21 515,60 530,73 543,44 553,65 561,30 570,61 416,24
29,56 34,40 39,22 44,02 48,79 58,27 67,66 76,96 86,18 95,31 104,36 113,33 113,33 337,88
407,74 424,90 438,92 453,96 467,92 486,21 504,15 517,00 532,68 547,16 556,98 565,45 574,83 548,70
295,59 344,01 392,21 440,17 487,90 582,69 676,59 769,61 861,78 953,10 1043,60 1133,29 1133,29 3378,78
P á g i n a | 6-11
GRAFICA #1
P á g i n a | 6-11
GRAFICA #1
P á g i n a | 7-11
GRAFICA #2
P á g i n a | 7-11
GRAFICA #2
P á g i n a | 8-11 FOTOGRAFÍAS DEL ENSAYO:
Probeta de acero
ANTES DEL ENSAYO
P á g i n a | 8-11 FOTOGRAFÍAS DEL ENSAYO:
Probeta de acero
ANTES DEL ENSAYO
DESPUES DEL ENSAYO
Falla: Por ahorcamiento.
P á g i n a | 9-11 CONCLUSIONES:
El acero es un material dúctil ya que la falla es progresiva, la deformación específica es mayor mientras la carga aumenta paulatinamente. A medida que los esfuerzos aumentan la sección disminuye y se produce la concentración de esfuerzos en un mismo punto, produciéndose el ahorcamiento de la probeta provocando que se de la rotura del material del material. El acero al someterse a variación de cargas presenta varios tipos de diagramas. El diagrama nominal de esfuerzos con respecto a la deformación específica determina el punto de fluencia, punto de inestabilidad y el punto de rotura, toma en cuenta un área constante para todas las variaciones de carga. En el diagrama transversal determina el punto de rotura diferente al del nominal ya que toma en cuenta el área deformada y consecutivamente para cada variación de carga.
RECOMENDACIONES:
Se debe encerar correctamente los aparatos de medición antes de proceder a realizar el ensayo. Que la muestra a ser ensayada esté en un perfecto estado y no con deformaciones ya hechas. Tener mucho cuidado al manipular los equipos y materiales. Las probetas deben ser colocadas de tal forma que no resbale e evitar cualquier error de cálculo o de manejo.
P á g i n a | 10-11
CALCULOS TIPICOS
ÁREA (Ai mm2): Di=10,25mm ()
Ai =
() Ai =
Ai =82.52mm2
NOMINAL
ESFUERZO NOMINAL(MPa)
[] [] .
DEFORMACION ESPECIFICA ε= ε=
ε = 4* mm/mm
TRANSVERSAL
ESFUERZO (MPa)
[] [] .
DEFORMACION ESPECIFICA
P á g i n a | 11-11
= ( )
= 0.05mm/mm LONGITUDINAL Esfuerzo S [MPa] S = σ (1+ε) S1 =119.11 (1+3.9*10^-3) S = 109.16 N/mm2 S = 109.16MPa Deformación Especifica δ= Ln (AO/Ai) δ= Ln (A1O/A1i) δ= Ln (82.3549/82.52)=-1.96 *10^-3 mm/mm
BIBLIOGRAFIA: n1http://html.rincondelvago.com/acero_12.html n2http://es.wikipedia.org/wiki/Acero n3http://thales.cica.es/rd/Recursos/rd99/ed99-0053-02/contenido/4_esfuerzos.htm
