Exámenes Elasticidad (2014)

Examen Español
Universidad Universidad de La Laguna
Grado Ingeniería Mecánica - 1º curso
Asignatura Elasticidad y Resistencia de Materiales
Año del apunte 2014
Páginas 7
Fecha de subida 08/09/2017
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Examenes y resolución

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INFORME DE PRÁCTICA Ciencia y Tecnología de Materiales Práctica 4: Compresión-Flexión Alumnos: Alejandro González González Jesús Gómez Díaz INTRODUCCIÓN En esta práctica efectuaremos ensayos de compresión y flexión a diferentes probetas para ver su comportamiento y propiedades mecánicas. El ensayo de compresión consiste en aplicar una carga longitudinalmente en una probeta de forma que esta se comprime. Normalmente, los materiales resisten más a compresión que a tracción, ya que hay tendencia a juntar las grietas en lugar de separarlas como ocurre en tracción.
El ensayo de flexión se realiza aplicando cargas trasversales a la muestra, la cual sufre compresión en la cara superior y tracción en la inferior. La pieza se suspende en dos apoyos, aplicándose la carga en la zona central, la que más tendencia tiene a la rotura.
1.- Representar las gráficas obtenidas para cada uno de los materiales ensayados (asignados a cada alumno/grupo de alumnos) tanto en compresión como en flexión.
Ensayos de compresión. Gráficas Tensión (σ) vs. Deformación (ε).
Aluminio Macizo 200 σ (MPa) 150 100 50 0 0 0,1 0,2 0,3 -50 ε 0,4 0,5 45 Betancurita marrón 40 35 30 25 20 15 10 5 0 0 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 ε σ (MPa) 70 MOL 60 50 TENSION 40 30 Series1 20 10 0 0,00000E+00 1,00000E-03 2,00000E-03 3,00000E-03 4,00000E-03 5,00000E-03 6,00000E-03 -10 DEFORMACION Para realizar las graficas de los ensayos de compresión hemos procedido de forma similar como en la practica de tracción.
A la hora de realizar el ensayo de compresión de la BRM el operario no ajustó la placa superior de la maquina de ensayos lo suficienteme cerca de la probeta. Este espacio inicial entre la probeta y la placa fue registrado en los datos como un espacio en que la maquina no ejercia ninguna carga. En consecuencia, a la hora de calcular la deformación final el bastidor tuvo encuenta este desplazamiento dando asi un error experimental muy grande.
Ensayo de flexión. Gráficas Esfuerzo (σ) vs. Deflexion (δ).
metacrilato 120 100 esfuerzo 80 60 40 20 0 0 2 4 -20 6 8 10 12 8 10 12 deflexión PVC 50 45 40 esfuerzo 35 30 25 20 15 10 5 0 -5 0 2 4 6 alargamiento Para la realización de las gráficas se emplearon las siguientes fórmulas, donde el esfuerzo es: 𝜎= 𝑀𝑓𝑙 𝑊𝑥 Donde: 𝑀𝑓𝑙 ; Momento flector (𝑁 ∗ 𝑚) 𝑊𝑥 ; Momento de resistencia de la sección (𝑚3 ) Para nuestro caso, una probeta de sección rectangular el momento de resistencia es: 𝑤ℎ2 𝑊𝑥 = 6 En el caso de que la carga sea una fuerza concentrada en la mitad de la probeta, el momento flector es: 𝑀𝑓𝑙 = 𝐹𝐿 4 2.- Completar las siguientes tablas para cada uno de los materiales: Ensayo de Compresión Material w (mm) BMR Al macizo Mol 20 9.49 20 Dimensiones h (mm) Altura (mm) 20 9.98 20 20 9.92 20 σy (MPa) E (MPa) ε (%) 41,77 185,5 62,8867 985 3698.4 1694.2 7,146 40,312 5,25250E-03 Ensayo a Flexión Material w (mm) PVC Metacrilato 18.79 42.12 Dimensiones h (mm) Altura (mm) 3.16 2.12 60 60 m (N/mm) Efl (MPa) MOR (MPa) εfl (%) 3.92 10.67 357.01 45.86 42.907 53.99 5.27 5.54 En el ensayo de flexión, m es la pendiente de esfuerzo/deflexión (σ⁄𝛿 ) que hemos obtenido por una recta de regresión a través de la zona elástica del material estudiado a través de Excel. El Modulo de rotura (MOR) es la tensión con la que rompe el material, es decir, la tensión final.
Por último, para calcular el módulo de flexión y la deformación final hemos empleado las siguientes expresiones.
𝐸𝑓𝑙 = 𝐿3 𝑚 4𝑤ℎ3 𝜀𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 (%) = 6ℎ𝛿𝑓𝑖𝑛𝑎𝑙 ∗ 100 𝐿2 3.- Contrastar los valores recogidos en la literatura para los materiales ensayados con los resultados obtenidos experimentalmente Para comparar los valores obtenidos en la práctica emplearemos como referencia los dados por el propio bastidor, pues no hemos encontrado ninguna bibliografía con los datos de las propiedades mecánicas que hemos calculado en esta práctica.
Es necesario destacar que hay cierto error en los cálculos obtenidos por la máquina, pues esta tiene en cuenta las cargas registradas justo antes de hacer contacto con el material sometido a flexión. Se considerarán como errores cometidos por el propio encargado de realizar el ensayo.
Betancuria marrón (BMR): Este tipo de piedra sometida a compresión no presenta zona plástica, ya que una vez sobrepasado el límite elástico se rompe. . En ese momento, la deformación es algo inferior al 3%. Poco después de superar la zona elástica, el material se fractura.
Aluminio macizo: Esta pieza experimentó una zona elástica muy corta, rápidamente entró en zona plástica, en la cual se mantuvo hasta el finaLa pieza en su forma final presentaba un aspecto achatado debido a la compresión.
MOL: Este tipo de piedra sometida a compresión no presenta zona plástica, ya que una vez sobrepasado el límite elástico se rompe. . Presenta un crecimiento lineal hasta un valor de tensión aplicado en torno a los 60 MPa.
Metacrilato: A partir de los datos obtenidos y los cálculos rea lizados, podemos determinar que este tipo de materiales, al estar sometidos a flexión, sufrirán compresión en la cara superior y tracción en la inferior, provocando así que la rotura se produzca por la parte inferior. Normalmente los polímeros no son tan resistentes a la flexión como puede ser el acero.
PVC: En este caso sucede algo muy parecido a lo ocurrido en el caso anterior de flexión, pues la tracción aparece también por debajo haciendo así que este se rompa por dicha zona. En este caso, la curva de la gráfica también presenta una pendiente más o menos constante hasta que dicho material se rompe.
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