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Informe N°2 de Laboratorio de Ensayo de CompresiónUNIVERSIDAD TECNOLÓGICADEL PERÚ – UTPFACULTAD: INGENIERÍACURSO: ELASTICIDAD Y RESISTENCIA DE MATERIALESSECCIÓN: 13932TEMA: DE ENSAYO DE COMPRESIÓNINTEGRANTES:U18201085 CALDERÓN GUTIERREZ BRYAN ANDERSONU18206445 GARRIDO CUICAPUSA JORGE ARMANDOU1830638...

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Informe N°2 de Laboratorio de Ensayo de Compresión

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DEL PERÚ – UTP FACULTAD: INGENIERÍA

CURSO: ELASTICIDAD Y RESISTENCIA DE MATERIALES

SECCIÓN: 13932

TEMA: DE ENSAYO DE COMPRESIÓN

INTEGRANTES:

U18201085

CALDERÓN GUTIERREZ BRYAN ANDERSON

U18206445

GARRIDO CUICAPUSA JORGE ARMANDO

U18306384

GUERRA QUISPE RODRIGO GERARDO LUPO

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Informe N°2 de Laboratorio de Ensayo de Compresión

ÍNDICE 1.

INTRODUCCIÓN ....................................................................................................... 3

2.

OBJETIVOS................................................................................................................. 3

3.

EQUIPOS Y MATERIALES ....................................................................................... 3

4.

FUNDAMENTO TEÓRICO........................................................................................ 5

5.

PROCEDIMIENTO ..................................................................................................... 6

6.

ENTREGABLES ......................................................................................................... 7

7.

RESULTADOS A OBTENER..................................................................................... 9

8.

OBSERVACIONES ................................................................................................... 12

9.

CONCLUSIONES ..................................................................................................... 13

10. RECOMENDACIONES ............................................................................................ 13

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1. INTRODUCCIÓN Estudia el comportamiento de un material sometido a un esfuerzo de compresión progresivamente creciente hasta llegar a la rotura o aplastamiento según sea la clase del material, se efectúa sobre probetas cilíndricas en los metales y cúbicas en lo no metálicos. Recordemos que los materiales frágiles rompen con nula o mínima deformación, y que los materiales dúctiles (aluminio, cobre, etc.) se rompen con gran deformación.

2. OBJETIVOS 2.1

Estudiar y analizar los comportamientos de materiales metálicos sometidos

a cargas de compresión. 2.2

Determinar las propiedades mecánicas que influyen en los resultados del

ensayo de compresión.

3. EQUIPOS Y MATERIALES 3.1

Máquina de Ensayo Universal SM1000 con capacidad máxima de 100 kN

(ver Figura 1). 3.2

Sistema hidráulico de aplicación de carga de accionamiento manual.

3.3

Sensores de fuerza.

3.4

Indicador digital de desplazamiento.

3.5

Probetas talladas adecuadamente y ser sometidas a compresión (ver Figura

2). 3.6

Pie de Rey o vernier con carrera máxima de 150 mm.

3.7

Unidad de Adquisición de datos VDAS; también es parte del equipo que

trae la máquina de ensayo universal. 3.8

Software de adquisición de datos para el equipo de ensayo de materiales

SM1000.

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4. FUNDAMENTO TEÓRICO Este ensayo se realiza, generalmente, en materiales frágiles, como fundiciones y hormigones (en este último caso, el ensayo se efectúa a los 28 días de fabricada la probeta). Por supuesto, es posible realizar ensayos de compresión a materiales dúctiles; estos materiales suelen tener una resistencia similar, tanto a compresión como a tracción. El ensayo de compresión también se aplica a maderas. Sin embargo, en algunos materiales, tales como los frágiles y fibrosos, la resistencia a la tracción es considerablemente diferente de la resistencia a la compresión como se ve en la Figura 1. Por lo tanto, es necesario probar ellos bajo tensión y compresión por separado. esfuerzo esfuerzo

HIERRO FINDIDO GRIS

esfuerzo

compresión

tensión

CONCRETO compresión

tensión presión

presión

Para los cálculos matemáticos se usará las siguientes formulas: •

Variación de las dimensiones del material

•

Esfuerzo de compresión

•

Esfuerzo generado por unidad de área

•

Deformación Unitaria E=∆L/Lo 5

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•

Módulo de Elasticidad

Donde: Lo = Longitud inicial de la probeta Lf = Longitud final de la probeta do = Diámetro inicial de la probeta df = Diámetro final de la probeta A0 = Sección transversal inicial de la probeta ∆L = Variación de longitud ℇ = Esfuerzo de compresión σ = Esfuerzo por unidad de área. E = Modulo de elasticidad

5. PROCEDIMIENTO 1- Se toma las medidas geométricas de la probeta, para esto se usa el vernier o pie de rey, la regla metálica y se anota en la tabla de datos geométricos de la probeta (tabla 1). 2- Se realizan las marcas a la distancia (L0), teniendo en cuenta no maltratar al material, esto se realizaría si el extensómetro es del tipo mecánico, si es del tipo eléctrico se puede solo marcarla probeta. 3- Registra la toma de datos en el reloj de carga digital para anotar las cargas y el extensómetro para anotar las deformaciones longitudinales. 4- Al final de la rotura de la pieza se toma medidas finales de la geometría de la probeta. 5- Se analiza el tipo de fractura.

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6. ENTREGABLES Tabla 1. Datos geométricos de la probeta.

Material

Lo

Lf

do

df

%∆L/Lo

%∆A/Ao

Probeta de PVC

78 mm

61.5 mm

26.1 mm

26.36 mm

-21.15

9.92*10^-5

Lo = Longitud inicial de la probeta Lf = Longitud final de la probeta do = Diámetro inicial de la probeta df = Diámetro final de la probeta A0 = Sección transversal inicial de la probeta Tabla 2. Datos experimentales F (KN) 0.0 9.2 18.2 27.5 36.5 42.5 43.7 38.8 33.1 33.5 30.0 30.0 38.5 38.4 34.6 34.0

ΔL (mm) 0.00 0.53 1.03 1.59 2.24 3.12 4.42 6.00 8.88 10.16 11.66 12.90 13.65 17.89 16.41 17.69 7

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Tabla 3. Cálculo del esfuerzo máximo (σmax) y del Módulo de Elasticidad (E). MATERIAL

ESFUERZO MAX

MÓDULO DE ELASTI

probeta de PVC

173.585 MPa

-820.583 MPa

probeta de PVC

343.396 MPa

-1623.328 MPa

probeta de PVC

518.868 MPa

-2452.830 MPa

Probeta de PVC

688.679 MPa

-3255.575 MPa

Probeta de PVC

801.887 MPa

-3790.738 MPa

Fórmulas a utilizar: •

∆A =

Módulo de Elasticidad

π(df−do)2 4

∆A= π((26.36-26.1)2)/4 ∆A=0.053mm2 F= 9.2 – 18.2 -27.5 – 36.5 – 42.5 ∆L = -16.5mm Lo=78 mm •

Esfuerzo generado por unidad de área

F= 9.2 – 18.2 -27.5 – 36.5 – 42.5 kN

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7. RESULTADOS A OBTENER Para la probeta ensayada se tiene los siguientes resultados 1- Grafica convencional de esfuerzo – deformación Para hallar la curva esfuerzo-deformación se realizó los cálculos con los datos obtenidos en la tabla, en el grafico se muestra el punto de inflexión que es donde la curva deja de comportarse de forma lineal. Tabla 4:

Esfuerzo - Deformación o (kN/mm²) d(mm/mm) 0.00000 0.0000 173.58491 0.0068 343.39623 0.0132 518.86792 0.0204 688.67925 0.0287 801.88679 824.52830 732.07547 624.52830 632.07547 566.03774 566.03774 726.41509 724.52830

0.0400 0.0567 0.0769 0.1138 0.1303 0.1495 0.1654 0.1750 0.2294

Punto de fluencia

kN/mm²

CURVA ESFUERZO - DEFORMACIÓN 900.00000

Curva esfuerzo - Deformación

800.00000

Esfuerzo (kN/mm²)

700.00000 600.00000 500.00000

0.0400, 801.88679

400.00000 300.00000 200.00000 100.00000 0.00000 0. 00 00

0. 05 00

0. 1 000

0 . 150 0

0. 20 00

0. 2 500

Deformación (mm/mm) Gráfica 1

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2. Módulo de Elasticidad El módulo de elasticidad de esta probeta sometida a compresión se ha deducido de la gráfica N°7.1 siguiendo el siguiente proceso: Se ha calculado la pendiente mediante la división de la diferencia de esfuerzos del punto de influencia hasta el inicial entre la deformación del punto de influencia hasta el inicial. Módulo elástico

20047.1698

kN/mm²

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CURVA ESFUERZO - DEFORMACIÓN 900.00000

Curva esfuerzo - Deformación

Esfuerzo (kN/mm²)

700.00000 600.00000 500.00000

0.0400, 801.88679

400.00000 300.00000 200.00000 100.00000 0.00000 0.0000

0.0500

0 . 1 0 00

0.1500

0 . 2 0 00

0.2500

Deformación (mm/mm) 3. Esfuerzo máximo a la compresión

Gráfica N2 -Curva deformación

Para hallar el esfuerzo máximo de la compresión se ha leído y analizado a partir de la curva, se observa el punto más alto de la curva, lo cual se concluye que es el esfuerzo máximo a la compresión. Se muestra en la siguiente figura el punto encerrado mediante un círculo rojo.

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Curva esfuerzo - Deformación 900.00000 800.00000 Esfuerzo (kN/mm²)

700.00000 600.00000 0.0567, 824.52830

500.00000 400.00000 300.00000 200.00000 100.00000 0.00000 0.0000

0.0500

0.1000

0.1500

0.2000

0.2500

Deformación (mm/mm) Curva esfuerzo - Deformación

Gráfica N3: Curva esfuerzo - deformación

2- Acortamiento porcentual de la probeta

Se halla el acortamiento de la probeta mediante la siguiente formula y se procede a calcular, el resultado sale negativo porque se está acortando el material. %∆L/Lo =

61.5−78.0 78

∗ 100 = −21.15%

3- Ensanchamiento del área Ya que no hay diámetro en el material asumimos un área cualquiera respecto al video de ensayo de compresión

𝜋 ∆A/Ao =

(𝑑𝑓−𝑑𝑖)² 4 (𝑑𝑖)² 𝜋 4

=

𝜋

(26.36−26.1)² 4 =9.92*10-5mm2 (26.1)² 𝜋 4

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4- Tipo de fractura Según lo analizado en el video y libros de resistencia de materiales, se concluye que la probeta PVC sufrió un tipo de fractura dúctil, que es cuando un material es sometido a una deformación plástica excesiva considerable. Este tipo de fractura tiene las siguientes características: •

Formación de cuello de botella en el área fracturada

•

Deformación plástica permanente

•

Elongación del material

•

Reducción del área transversal

4. OBSERVACIONES 1- En el video se observa que en el ensayo solo se ha tomado una medida en el material, lo cual no es recomendable para un ensayo de laboratorio, lo más idóneo era tomar de 5 a 7 medidas para sacar un promedio, así el instrumento nos dé el mismo valor. 2- No se ha tomado el diámetro final, mínimo se debería haber tomado unas 5 medidas del diámetro final para tomar un promedio y determinar los cálculos para los resultados. 3- El asistente de laboratorio especializado no ha seguido una secuencia normal de la aplicación de la carga, porque lo ha realizado con pequeños intervalos de tiempo, siendo esa aplicación de la carga no secuencial y uniforme.

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5. CONCLUSIONES 1. Se pudo observar que el tubo de PVC a mayor fuerza, su deformación también aumentaba. 2. La deformación fue constante solo en un intervalo de la gráfica 3. En otros intervalos de la gráfica, la deformación vs el esfuerzo adoptaba la forma de cualquier función en aumento. 4. Hasta cierto punto la gráfica de la función de supo observar que tiene un punto de deflexión y comienza a decaer progresivamente.

6. RECOMENDACIONES 1. Al momento de tomar la medida inicial, es recomendable hacerlo con un marcador de punta ovalada, ya que de esa manera el material no se verá afectado al momento de la prueba. 2. Es recomendables calibras las máquinas antes de usarlas, para que no halla inconvenientes al momento de someterlas a prueba. 3. El uso adecuado de la compresora y los materiales que se someterán a prueba deben ser cuidadosos, ya que de ello dependen los resultados finales de la prueba.

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