1.- Curvas tensión-deformación. Módulo de Young PDF

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Teoría prácticas de la asignatura...

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PRÁCTICAS DE COMPORTAMIENTO MECÁNICO · CURSO 2017/2018 Práctica 1. Curvas tensión – deformación: Módulo de Young 1) Objetivos El objetivo de esta práctica es el estudio de las propiedades mecánicas en tracción a temperatura ambiente de varios metales. Se realizarán medidas de la deformación de diversas muestras en función de la tensión aplicada en ensayos de tracción. Con estas medidas podrá representarse la curva de tensión deformación para cada material y obtener parámetros típicos que describen el comportamiento en tracción como pueden ser el módulo de Young, el límite elástico o tensión de cedencia y la resistencia a la tracción del material. Para el caso de tracción/compresión, en el régimen de deformación lineal, se tiene que:

F⊥ ∆l o también, σ =Eε =E l S donde se encuentra la definición del módulo de Young, E, además de los siguientes parámetros: F = fuerza de tracción/compresión l = longitud inicial del cable σ = tensión

S = sección del cable Δl = variación de la longitud del cable ε = deformación

En términos generales, la respuesta tensión-deformación ( vs ) puede describirse según el diagrama que se representa en la figura. En él, destacan los siguientes parámetros: a) Límite elástico o tensión de cedencia (límite de la zona de proporcionalidad lineal) b) Resistencia a la tracción o esfuerzo último (carga máxima soportada por el material) c) Tensión/deformación de ruptura (condiciones en las que se da la fractura del material) 2) Montaje experimental Para obtener la curva tensión-deformación de distintos materiales disponemos de un equipo de ensayos de tracción. En éste, un esfuerzo de tracción es aplicado a un cable delgado midiendo la deformación que experimenta. Se usarán distintos materiales: cobre (Φ = 0.37 mm), latón ( Φ = 0.32 mm) e hierro ( Φ = 0.28 mm), de diferentes diámetros que deberán ser verificados experimentalmente haciendo uso del calibre digital. El montaje del cable en el soporte se realizará siguiendo los siguientes pasos: a) Fije un extremo del cable a una de las sujeciones del banco. El soporte dispone de tres sujeciones que permiten trabajar con distintas longitudes iniciales de 500 mm, 400 mm y 300 mm, dependiendo de la que se use para fijar el cable. Es muy importante que el cable se disponga de forma recta y horizontal, y que no posea ningún tipo de torsión. El cable puede pasar por los huecos de las sujeciones que no se usen siempre que no ejerzan presión sobre el mismo. b) Haga pasar el cable por la ranura de la polea, dándole al menos dos vueltas completas y corte un trozo de cable de unos 20 o 30 cm más que la longitud inicial del segmento horizontal del cable. Cuelgue del

Práctica 1 – Curvas tensión-deformación: módulo de Young · Adaptado de F. Guitérrez y A. Morales Prácticas de Comportamiento Mecánico 2012.

otro extremo el platillo donde se colocarán las pesas (la masa del platillo es de 50 g). Asegúrese que éste no toca la mesa y que se puede trabajar con libertad. La fuerza de tracción de 50 g ejercida por el platillo será suficiente para que el cable quede tenso. Es muy importante que el cable esté bien sujeto, de modo que no deslice en la polea. c) Observe que en la parte interior de la polea hay un corte que se encarga de presionar sobre un captador que puede registrar variaciones de 0.01 mm. Es importante que esta superficie de la polea esté presionando el captador de modo que permita el rango máximo de su recorrido cuando el cable esté dispuesto para empezar a cargarse. Para ajustar esto, levante moderadamente el platillo para reducir la tensión del cable y gire la polea en sentido horario hasta que la superficie que presiona el captador esté aproximadamente horizontal, entonces suelte el platillo de modo que el cable volverá a estar en tensión. Para medir las elongaciones sufridas por el cable se dispone del captador, que nos indicará la variación de longitud del tramo horizontal del cable. No olvide posicionar a cero el captador antes de iniciar el proceso de carga. 3) Realización de la práctica a) Estudio del régimen elástico de los distintos cables a partir de las medidas de la elongaci ón del cable para distintas cargas. Determine las masas de las pesas que van a ser utilizadas con la ayuda de la balanza. Aumentando la carga aplicada en el cable de 50 en 50 g hasta 1,5 kg aproximadamente, registre las elongaciones sufridas en carga y descarga (retirando las cargas aplicadas también de 50 en 50 g). Utilice longitudes iniciales de 300 mm, 400 mm y 500 mm y repita el procedimiento de carga – descarga del apartado anterior en los tres casos. b) Represente las curvas tensión-deformación de los distintos ensayos realizados. c) A partir de las curvas calcule el módulo de Young de los distintos materiales, la tensión de cedencia al 0,02% y, si es posible, la resistencia a la tracción. d) Compruebe comparando con los datos de la literatura si las estimaciones obtenidas son correctas. e) Discuta la influencia de la longitud inicial del cable en las propiedades mecánicas en tracción.

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