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Resistencia de Materiales – 15153Ensayo de traccion uniaxial
Dr. Ing. Claudio M. Garcıa-HerreraIng. Claudio A. Bustos
Universidad de Santiago de Chile (USACH)Facultad de Ingenierıa - Departamento de Ingenierıa Mecanica
Av. Bdo. O’Higgins 3363 - Santiago - CHILEe-mail: claudio.garcia@usach.cl
claudio.bustosb@usach.clOficina 10, Primer piso – Laboratorio de Biomateriales
Ingenierıa Civil MecanicaAgosto - 2017
Indice
1 Introduccion
2 Diagrama esfuerzo–deformacion (σ–ε)
3 Definiciones basicas
4 Curva esfuerzo deformacion ingenieril
Resistencia de Materiales (USACH) Ensayo de traccion uniaxial II - 2017 2 / 31
Indice
1 Introduccion
2 Diagrama esfuerzo–deformacion (σ–ε)
3 Definiciones basicas
4 Curva esfuerzo deformacion ingenieril
Resistencia de Materiales (USACH) Ensayo de traccion uniaxial II - 2017 3 / 31
Introduccion
Hasta ahora solo hablamos de la resistencia del material en terminosde esfuerzo (σ)Ahora incluiremos los cambios de forma, deformacion (ε) uniaxialelastica.Se estudiaran las relaciones entre deformaciones, equilibrio de fuerzasy relaciones entre σ y ε −→ problemas estaticamente indeterminados.
¿Cual es el valor de las reacciones?
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Introduccion
Hasta ahora solo hablamos de la resistencia del material en terminosde esfuerzo (σ)Ahora incluiremos los cambios de forma, deformacion (ε) uniaxialelastica.Se estudiaran las relaciones entre deformaciones, equilibrio de fuerzasy relaciones entre σ y ε −→ problemas estaticamente indeterminados.
¿Cual es el valor de las reacciones?
Resistencia de Materiales (USACH) Ensayo de traccion uniaxial II - 2017 4 / 31
Indice
1 Introduccion
2 Diagrama esfuerzo–deformacion (σ–ε)
3 Definiciones basicas
4 Curva esfuerzo deformacion ingenieril
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Ensayo de traccionAplicar un estado uniforme de esfuerzo normal (σ) en una muestradel material (probeta).Se registra la carga, el desplazamiento de las mordazas, eldesplazamiento entre marcas (extensometro mecanico u optico).El ensayo se encuentra normado → ASTM E8M o NCh 200 OF74Ensayo del tipo destructivo → hasta la ruptura
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Maquinas de traccion
Principales fabricantes disponibles en ChileINSTRONZWICK
Tipos de maquinasElectromecanicas.
1 Cargas maxımas 130 kN (13 TON)2 Velocidades maximas 500 mm/min3 Facil control de desplazamiento4 Difıcil control de la carga
Oleohidraulicas.1 Cargas maxımas 1000 kN (100 TON) (pocas en Chile)2 Velocidades maximas 100 mm/min3 Difıcil control de desplazamiento4 Facil control de la carga
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Maquinas de traccion disponibles en el DIMEC
Maquina LosenhaunsenwerkCap. max. 100kN
Lab. de Solidos I
Maquina InstronCap. max. 100kN
Lab. de Solidos II
Maquina InstronCap. max. 500N
Lab. de Biomateriales
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ProbetasMetales
Probetas tıpicas del ensayo, normalizadas (ASTM) (dogbone)
Plano cilındrica [mm] Plano plana [mm]
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ProbetasCobre C11000
Probetas de chapas de cobre C11000 (ASTM)(laminado en frıo)
Montaje conextensometro
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ProbetasPlasticos y materiales compuestos
Probeta de resina ASTM D638 Probeta material compuestoASTM D3039/D3039M
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ProbetasElastomeros
Probeta de poliuretanoISO 37:2011
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Realizacion del ensayo
Traccion cobre. Material compuesto.
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Analisis del ensayo
Curva carga-desplazamiento. Formacion del cuello.
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Indice
1 Introduccion
2 Diagrama esfuerzo–deformacion (σ–ε)
3 Definiciones basicas
4 Curva esfuerzo deformacion ingenieril
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Medidas de EsfuerzoEsfuerzo ingenieril, es el esfuerzo normal calculado considerando elarea transversal de la probeta libre de cargas. σ = P
AEsfuerzo real o de Cauchy. Idem al anterior pero considerando el areatransversal real (deformada) σr = P
a
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Medidas de DeformacionDeformacion ingenieril ε = l−L
L = δL
Deformacion logarıtmica εl .Si se toma una cantidad infinitesimal dedesplazamiento (dl) entonces la deformacion que se obtiene al estiraruna barra de logitud L hasta una longitud l es:
εl =∫ l
L
dll = log l − log L = log l
L
Deformacion real εr . Se define al igual que la anterior pero enterminos del area transversal inicial y final, es decir: εr = log A
a
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Curva esfuerzo deformacion (aceros)ingenieril o real
1
2
3
3
4 5
A
B
Defor
Esfuerzo
A) Esfuerzo ingenieril=σ = PA
B) Esfuerzo real=σr = Pa
Deformacion ingenieril = ε = l−LL
1 Esfuerzo ingenieril maximo(UTS)
2 Lımite de proporcionalidad3 Punto de rotura
(ingenieril6=real)4 Endurecimiento por
deformacion5 Estriccion (Necking)
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Curva esfuerzo deformacion (metales)ingenieril o real
A) Esfuerzo ingenieril=σ = PA
B) Esfuerzo real=σr = Pa
Deformacion ingenieril = ε = l−LL
1 Esfuerzo ingenieril maximo(UTS)
2 Lımite de proporcionalidad3 Punto de rotura
(ingenieril6=real)4 Endurecimiento por
plasticidad5 Formacion de cuello
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Propiedades mecanicas de metales (Pytel)
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Propiedades mecanicas de materiales (Hibbeler)
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Indice
1 Introduccion
2 Diagrama esfuerzo–deformacion (σ–ε)
3 Definiciones basicas
4 Curva esfuerzo deformacion ingenieril
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Curva esfuerzo deformacion ingenieril
Material A36 (planas) Cobre (cilındricas)
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Traccion Acero EK4 (embuticion)
Resistencia de Materiales (USACH) Ensayo de traccion uniaxial II - 2017 25 / 31
Traccion Cobre C11000 (laminado)
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Formacion del cuello (necking)Probetas planas
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Traccion Fieltro asfaltico (papel)
0
5
10
15
20
25
0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03
Str
ess
σ [
MP
a]
Strain ε
0o
45o
90o
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Traccion Poliuretano (elastomero)
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Traccion Arterias (tejido biologico)
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600
1800
2000
1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4
Esfu
erz
o
σ [kP
a]
Alargamiento λ
ControlMelatonina
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2
Esf
uer
zo σ
1 [
kP
a]
Alargamiento λ1
Ajuste Aorta Abdominal - Control
Exp - 90Fit - 90Exp - 0Fit - 0
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Resistencia de Materiales – 15153Ensayo de traccion uniaxial
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