Ensayo 2 Ensayos DE Materiales PDF

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Practica 2 Elasticidad-plasticidad-flujo-plástico-creep

Integrantes: Angel Córdova Josué Granizo Joel Macas

Ingeniería Civil Cuarto ´´C´´

3 de junio del 2020

Introducción Al estudiar el comportamiento y las propiedades que poseen los materiales que utilizamos en la ingeniería civil, el módulo de Young es una medida que nos indica como se comportan los materiales elásticos, cuando un material presenta características elásticas e isotrópicas tienen igual valor para un ensayo de tracción que para un ensayo de compresión, cuando un material presenta características lineales el módulo de elasticidad es una constante, por otro lado cuando un material presenta propiedades elásticas no isotrópicas se producen tres constantes elásticas en el eje X,Y y Z, para materiales no lineales si apreciamos la curva de deformación-tensión no presenta ninguna característica lineal. El coeficiente de Poisson es una medida que relaciona las deformaciones longitudinales sufridas por los materiales en dirección perpendicular a la fuerza aplicada, el coeficiente de Poisson propone que cuando a un cuerpo se le aplica una fuerza de tracción en el eje x el mismo presenta un alargamiento en esta dirección mientras que en el eje y y z presenta un recorte relativo, al ser un valor constante elástico nos proporciona una medida del acortamiento de sección de un material elástico lineal e isotrópico cuando este se expande longitudinalmente y se estrecha perpendicularmente a la dirección del estiramiento. El rol que cumple un ensayo de fluencia es muy importante ya que nos ayuda a calcular el comportamiento de un material al estar sometido a una carga de compresión y a una temperatura constante. Para poder analizar la curva de deformación es necesario trazar un diagrama de relación fluencia tiempo. La pendiente que presenta la curva nos indica la velocidad de fluencia, cuando la probeta falla se detiene el tiempo y se registra el momento de rotura por otro lado si la probeta no llega a romperse durante el ensayo se puede calcular la recuperación de fluencia, decimos que un material presenta fluencia, cuando tiene alargamientos que incrementan en función del tiempo . Nosotros realizamos ensayos de fluencia para poder determinar la resistencia de los materiales con características visco elásticas. Número de palabras:355 Propósito del Autor El propósito de los autores es darnos a conocer el comportamiento que presentan los materiales elásticos lineales y no lineales que a su vez son frágiles o dúctiles, calculando deformaciones y tensiones ingenieriles o verdaderas con ayudas de cálculo tales como el

módulo de Young y el coeficiente de Poisson, por otro lado dar a conocer como se comportan los materiales al estar sometidos a un ensayo de tracción, en el cual se produce el endurecimiento del material por deformación y por ultimo como influyen la tensión y la temperatura en el tiempo de deformación del material. Número de palabras:97 Preguntas mas importantes ¿Se presentan deformaciones en todas las direcciones dentro de un material isotrópico? No se presentan esfuerzos pero si se presentan deformaciones, por lo tanto si tenemos una carga en el eje x, también vamos a tener deformaciones en el eje, y y z obviamente estas van a ser contracciones ya que el eje x va a presentar una deformación por alargamiento. ¿Qué nos ayuda a calcular un ensayo de fluencia? Un ensayo de fluencia nos permite determinar la resistencia de los materiales sometidos cargas constantes a elevadas temperaturas con parámetros de velocidad de deformación y tiempo de ruptura. Número de palabras:101 Información relevante Leyes de comportamiento obtención del módulo de Young y el coeficiente de Poisson. Partimos de un ensayo simple de tracción obteniendo resultados para poder diferenciar mediante un diagrama los conceptos cuando un material es elástico o lineal, estos tipos de materiales son diferentes Un material es lineal cuando la relación entre la tensión y la deformación forman una línea recta. Un material es elástico cuando la deformación es recuperable. Existen materiales que son elásticos lineales hasta que se produzca la rotura un ejemplo claro es la fibra de carbono que es un material muy resistente y a la vez muy frágil Los materiales que son muy importantes para la ingeniería son los metales que tienen un comportamiento que en una zona es elástico y que no es elástico en otras zonas es decir cuando se supera el límite elástico deja de ser elástico y aparece un comportamiento plástico el cual es cuando la deformación ya no vuelve hacerse 0 sino sufre una deformación permanente.

Hay que tener en cuenta cuando un material es frágil y dúctil Todos estos conceptos y estudios nos van a ayudar a conocer el módulo de Young y el coeficiente de poisson. Ensayo de fluencia La fluencia en caliente es un fenómeno que se presenta cuando un material está expuesto a temperaturas elevadas y bajo una carga. La deformación experimentada se denomina fluencia en calienta esta se define como una deformación permanente que depende del tiempo de los materiales cuando estos están sometidos a una tensión constante. Claramente este es un fenómeno no deseable que limita el tiempo de duración de todo tipo de materiales El ensayo en si consiste en someter una probeta a una carga constante mientras es mantenida a una temperatura dada. La deformación debe ser medida y se representa gráficamente en función del tiempo. En el primer tramo se mide la fluencia primaria o también conocida como transitoria. Tenemos en este tramo una velocidad transitoria decreciente el material presenta un aumento en su resistencia o endurecimiento por deformación En el segundo tramo se presenta la fluencia secundaria o estacionaria esta etapa es la mas larga Su velocidad es constante, esta es lineal existe una igualdad entre el endurecimiento por deformación y el recocido contra acritud. Esto ocurre por que se tiene al material a altas temperaturas. Finalmente, en un cierto tiempo se produce el incremente rápido de la deformación y la rotura final es conocida como la Fluencia terciaria en la que existe una aceleración de la velocidad de fluencia rotura final. Los parámetros de ensayo que se necesitan son los siguientes: 

Velocidad de fluencia estacionaria



Tiempo de ruptura t.

Tanto la tención como la temperatura influyen cuando se aumentan se producen una disminución o aumento de su velocidad de deformación cuando existe una disminución del tiempo a rotura del material. Entonces pueden ocurrir varios factores los cuales son: 1. La deformación instantánea en el momento de la aplicación de la carga aumenta 2. La velocidad de fluencia estacionaria aumenta haciendo que su pendiente sea mayor 3. El tiempo de ruptura disminuye Se ha comprobado experimentalmente que hay unas relaciones entre la velocidad de fluencia en el tramo secundario, la tensión aplicada y la temperatura dicho esta hay relaciones empíricas de la velocidad de fluencia en función de:  La tensión

 La tensión y temperatura

Factores ue afectan a la fluencia  Temperatura de fusion: los materiales con mayor punto de fusion tienen mayor resistencia a la fluencia  Modulo de elasticidad: los materiales de mayor modulo presentan una mayor resistencia a fluencia  Tamaño de gramo: es una caracteristica micro estructural, cuanto mayor sea el tamaño de grano de un material mayor es su resistencia a fluencia. Número de palabras:617 Concluciones 

Los autores concluyen que el ensayo de fluencia nos permite caracterizar la resistencia de materiales sometidos a cargas constantes a elevadas temperaturas por medio de conocimientos previos para el correcto estudio de las caracteristicas de los materiales y en que influyen los componentes del modulo de young y el coeficiente de poisson en otras palabras llegamos a entender en que momento del ensayo se debe ocupar los componentes claves de un material.



El ensayo tambien nos permite seguir añadiendo datos importantes a tablas que nos faciliten a calcular correctamente los diferentes componetes del material llegando a entender cuando un material es elastico o lineal y a su ves cuando es un material elasticolineal, tambien cuando el material es ductil y fragil y en que sircunstancias se los debe utilizar.



Los parametros mas importantes que definen

este comportamiento son la

velocidad de la deformacion del periodo secundario y el tiempo de ruptura. 

Existe cierta relacion entre los componentes de los materiales por que un componente va a depender del otro, es decir los datos obtenidos van ayudar a el calculo exacto de los componentes de los materiales para poder asi entender mejor la resitencia de cada material con sus respectivas caracterisiticas.

Número de palabras:201 Conceptos claves Un cuerpo sufre deformacion cuando se le aplican fuerzas que hacer que el cuerpo sufra un cambio en su forma y tamaño La elasticidad es aquella que estudia la conección entre fuerzas aplicadas a cuerpos y sus respectivas deformaciones Cuerpo elastico: es aquel que cuando sufre deformaciones puede regresar a su tamaño original sin que se produzca una rotura. Cuerpo inelastico: Al contrario del cuerpo elástico este al deformarse sufre un rotura y el material no va a regresar a su estado inicial Comportamiento plastico: es cuando las fuerzas aplicadas en el material son enormes y al

ceder las fuerzas el material no regresa a su estado inicial por que tiene una

deformacion permanente El esfuerzo conocido tambien como la tension en un punto es el limite de fuerza que va a obtener un material La deformacion es cuando un material al aolicarle una fuerza de traccion sufre un alargamiento produciendo asi un alargamiento que puede ser permanente o no Ley de hooke: es aquella que se aplica a las deformaciones unitarias hasta que alcancen el limite de proporcionalidad.

El modulo de Young(Modulo de elasticidad) “Es un factor caracterisitico de cada material que indica la conección entre los incrementos de tensión aplicados (

) en el ensayo de tensión ylos incrementos

de deformación longitudinal unitaria (

) producidos”. (González], 2020)

Coeficiente de poisson: “Es un parametro caracteristico de los distintos materiales que indica la coneccion entre las deformaciones que sufre el material en sentido perpendicular a la fuerza y las deformaciones en dirección de la fuerza aplicada sobre si mismo” (González], 2020).

“El coeficiente de Poisson está englobado entre 0 y 0.5, siendo su valor de 0.3 para gran parte de materiales, como el acero” (González], 2020).

Ensayo de fluencia: “El ensayo de fluencia es un ensayo destructivo de materiales que nos

permitira

determinar el comportamiento de distintos materiales (proceso de fluencia) con temperaturas de ensayos constantes (a temperatura de local, por debajo de la temperatura de local) y tras la aplicación alargada de una carga constante” (GUNTHAMBURG, 2020). ¿Cuáles fueron las principales suposiciones en el pensamiento del autor? Dentro de los tres videos los autores realizan diversas suposiciones que, dentro del contexto de la materia, no necesitarían explicación alguna, como el conocimiento de ciertos términos que han sido estudiados previamente, tales como fluencia, esfuerzos internos y externos, curvas lineales y no lineales en funciones, ensayos de tracción, etc. El autor explica cómo se forma de manera detallada la gráfica esfuerzo deformación en el V1, pero pasa por alto que el espectador deba tener conocimientos previos a cerca de física y matemática, conociendo conceptos básicos de equilibrio, fuerzas, funciones, graficas, integración y el correcto uso de las fórmulas que funcionan para encontrar ciertas propiedades de un material, y que por ende, estas fórmulas deben haber sido definidas previamente, es decir, que se diera a conocer el origen de la expresión matemática que describe un fenómeno. En el V2 el autor explica fenómenos que se pueden experimentar a diario, con referencia a la deformación de un material en específico, pero supone que el espectador conoce las condiciones que debe tener un material para que se encuentre en un equilibrio mecánico, sobre el cual van a actuar fuerzas externas que causarían una deformación en el material, y que así se pueda estudiar las deformaciones laterales que el material experimenta al aplicar una fuerza axial, y por supuesto, la relación que existe entre estas. Con referencia al V3 el autor realiza una definición concreta y clara de los conceptos que se utilizan con respecto al ensayo de fluencia, sin embargo, hay cosas que quedan inconclusas para el espectador, si es que no se ha estudiado el tema a profundidad, así como la manera en la que se forma la grafica de fluencia en sus diferentes tramos, o ciertas definiciones como la velocidad de fluencia y la manera en la que la temperatura actúa en el material.

Número de palabras: 305

¿Cuáles son las implicaciones lógicas de la posición del autor? Con respecto a los temas explicados en el V1, el autor parte de una implicación global, la cual se refiere a que se van a encontrar los datos y gráficos a partir de un ensayo de tracción, lo que quiere decir que el material al cual se le aplica la prueba de tracción, nos va a arrojar los datos que forman la curva esfuerzo-deformación y los datos con los que se calcula la relación de Poisson y se demuestra la Ley de Hooke para los materiales elásticos. Al referirse a los esfuerzos axiales que se le aplican a un material para poder demostrar la relación de Poisson en el V2, debe entenderse de manera implícita que el espectador conoce los tipos de esfuerzos internos y externos que se puede aplicar a un material en equilibrio mecánico, y por ende, debe conocer la manera en la que se calcula la incidencia que tienen estas fuerzas en el material de estudio. En el V3 el autor explica el procedimiento y los datos que se obtienen en un ensayo de fluencia, lo que implica a que, la persona que está recibiendo esa información, debe tener el conocimiento necesario para realizar una prueba de fluencia, debe conocer las medidas de la probeta, la temperatura a la que se somete a dicha probeta y el método de medición para poder obtener gráficas y datos. Toda esta información debe ser referenciada en una norma estándar para este tipo de pruebas. Número de palabras: 244

¿Cuáles son las normas que se pueden usar en el contexto de aplicación de lo expresado en el video? NTE INEN-ISO 6892-1: Esta norma detalla el método de ensayo de tracción para obtener las propiedades mecánicas de materiales metálicos (INEN, 2017). Los cuales son de esencial importancia en el diseño para la construcción con elementos de acero estructural pues es necesario conocer su resistencia ante las cargas vivas y muertas que soportará posteriormente la estructura, y analizar las mismas a través de curvas de esfuerzo deformación.

Número de palabras: 64 ASTM C469 – 02: En esta norma se detallan los métodos estándar para determinar los módulos de elasticidad y relaciones de Poisson en el Concreto (ASTM, 2002). Es importante tener métodos que ayuden a obtener de manera práctica los módulos necesarios para describir la elasticidad o deformación de un material, sobre todo del concreto, por su gran relevancia en el campo de la ingeniería civil. Número de palabras: 61 ASTM D2990 – 17: Esta norma nos explica la importancia que tiene los datos que se obtienen de la fluencia de un material para predecir los cambios potenciales que puedan tener los materiales bajo cargas y temperatura (ASTM, 2017). Dentro del análisis estructural de una edificación, las potenciales deformaciones de los materiales son de vital importancia para el correcto diseño de elementos estructurales. Número de palabras: 59

Referencias INEN, N. T. E. ISO 6892-1. (2017). Norma Técnica Ecuatoriana. Instituto Ecuatoriano de Normalización. Materiales Metálicos Ensayo De Tracción, Parte 1: Método De Ensayo A Temperatura Ambiente. ASTM, C469 – 02. (2002). Standards. Philadelphia: American Society for Testing Materials. Standard Test Method for Static Modulus of Elasticity and Poisson's Ratio of Concrete in Compression.

ASTM, D2990 – 17. (2017). Standards. Philadelphia: American Society for Testing Materials. Standard Test Methods for Tensile, Compressive, and Flexural Creep and Creep-Rupture of Plastics....