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LABORATORIO DE RESISTENCIA DE MATERIALES ENSAYO DE FLEXION PROFESOR ING. JORGE GONZALES C UNIVERSIDAD DE LA COSTA CUC FACULTAD DE INGENIERIA GRUPO AD BARRANQUILLA 1/11/2013 1
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Ensayo de Flexion IMPRIMIR

Dec 08, 2015

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Dayi Martinez

ensayo de flexión
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Page 1: Ensayo de Flexion IMPRIMIR

LABORATORIO DE RESISTENCIA DE MATERIALES

ENSAYO DE FLEXION

PROFESOR

ING. JORGE GONZALES C

UNIVERSIDAD DE LA COSTA CUC

FACULTAD DE INGENIERIA

GRUPO AD

BARRANQUILLA

1/11/2013

1

Page 2: Ensayo de Flexion IMPRIMIR

CONTENIDO

Pág.

1. INTRODUCCION……………….…………….………………………….….….3

2. OBJETIVOS………………………………………..…………………………....4

2.1. Objetivo general……………………………………………………….…...4

2.2. Objetivos específicos………………………………………………….…..4

3. MARCO TEORICO……………………...……………………………………...5

3.1. Flexión……………………………………………………………….......….5

3.2. Curvatura……………………...……………………….………..................6

3.3. Deflexión………...………......................................................................6

3.4. Ensayo de flexión ………………………………………………...………..7

3.5. Módulo de elasticidad………………………………………………………7

3.6. Resistencia de flexión………………………………………………………8

3.7. Comportamiento de los materiales sometidos a flexión……………….8

3.8. Fallas por flexión…………………………………………………………….9

3.9. Diagrama de fuerza aplicada y deflexión……………………………….11

3.10. Campos de aplicación…………………………………………………....11

4. MATERIALES Y EQUIPO………………………………………..…………....12

5. MONTAJE Y PROCEDIMIENTO………………………………..…………....13

6. CALCULOS …………………………………..…………..………………….....14

7. ANALISIS DE RESULTADO………………………………………………......28

8. CONCLUSION…...…………………………..………………...……………....29

9. BIBLIOGRAFIA…………………………………………………………………26

2

Page 3: Ensayo de Flexion IMPRIMIR

1. INTRODUCCION

El ensayo aplicado en esta práctica es el ensayo de flexión el cual se usa para determinar las propiedades de los materiales frágiles en tensión. Se pueden observar un módulo de elasticidad y una resistencia a la flexión (Similar a la resistencia a la tensión).

En ingeniería se denomina flexión al tipo de deformación que presenta un elemento estructural Alargado en una dirección perpendicular a su eje longitudinal. El término "alargado" se aplica cuando una dimensión es dominante frente a las otras. Un caso típico son las Vigas, las que están diseñas para trabajar, principalmente, por flexión. Igualmente, el Concepto de flexión se extiende a elementos estructurales superficiales como placas o láminas.

El ensayo de flexión se basa en la aplicación de una fuerza al centro de una barra soportada en cada extremo, para determinar la resistencia del material hacia una carga estática o aplicada lentamente. Normalmente se usa para materiales frágiles básicamente el ensayo que aplicamos en esta práctica es un método para medir la ductilidad de ciertos materiales. No hay términos estandarizados para presentar los resultados de los ensayos de flexión en amplias clases de materiales; por el contrario, se aplican términos asociados a los ensayos de flexión a formas o tipos específicos de materiales. Por ejemplo, las especificaciones de materiales a veces requieren que una probeta se flexione hasta un diámetro interior especificado (ASTM A-360, productos de acero). En ASTM E-190 se proporciona un ensayo de flexión para comprobar la ductilidad de las uniones soldadas. Una descripción de la fractura o fotografías se usan para reportar los resultados de los ensayos de madera. (ASTM D-1037).

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Page 4: Ensayo de Flexion IMPRIMIR

2. OBJETIVOS

2.1 OBJETIVO GENERAL

Determinar experimentalmente algunas propiedades mecánicas (esfuerzo de

rotura, módulo de elasticidad) de los materiales, para el caso de solicitación a

flexión.

2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS Calcular el esfuerzo máximo a tensión Calcular el modulo de elasticidad Calcular el radio de curvatura Calcular la curvatura

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Page 5: Ensayo de Flexion IMPRIMIR

3. MARCO TEORICO

3.1 FLEXIÓN

Cuando un sólido está sujeto por uno de sus extremos y por el otro está sometido

a una fuerza P que actúa perpendicularmente a su eje, se dice que está sometido

a un esfuerzo de flexión.

También surge un esfuerzo de flexión en un cuerpo cuando está sujeto por sus

dos extremos y se aplica una carga sobre él.

5

Page 6: Ensayo de Flexion IMPRIMIR

Una viga es un elemento estructural diseñado para soportar cargas aplicadas en

diferentes puntos de su longitud. En la mayoría de los casos, estas cargas son

perpendiculares al eje principal de la viga y los únicos esfuerzos que se producirán

serán esfuerzos cortantes y momentos flectores. Si en algún caso se aplican

cargas que no sean perpendiculares al eje de la viga, se producirán también

esfuerzos axiales (paralelos al eje principal).

3.1.1 FLEXION SIMPLE

Se dice que la Flexión es Simple cuando la deformada del eje de la barra es una

curva contenida en el plano de las solicitaciones.

Si el plano de las solicitaciones pasa por uno de los ejes principales de inercia de

la sección transversal, entonces la Flexión se denomina Simple o Plana.

3.1.2 FLEXION PURA

Se dice que una pieza está sometida a “flexión pura” cuando se aplica en sus extremos dos pares iguales y opuestos. O de otra forma, cuando de los elementos de reducción N, M, T y C todos son iguales a cero excepto M.

6

Page 7: Ensayo de Flexion IMPRIMIR

3.2 CURVATURA

Varía a lo largo del eje de la viga. Mide la rapidez con la que la curva abandona la tangente en ese punto. Es una medida del cambio que sufre la dirección del vector tangente a una curva cuando nos movemos a lo largo de esta.

3.3 DEFLEXION

Se entiende por deflexión aquella deformación que sufre un elemento por el efecto de las flexiones internas.

Para determinar la deflexión se aplican las leyes que relacionan las fuerzas y desplazamientos utilizando dos tipos de métodos de cálculo: los geométricos y los de energía.

Métodos geométricos: aplicación directa de ecuaciones de equilibrio, ecuaciones de compatibilidad y leyes constitutivas del material (elástico-lineal).

Métodos de energía: en estos métodos las ecuaciones de equilibrio o de compatibilidad se reemplazan por un principio de energía y se combinan con las leyes constitutivas del material.

Aunque en vigas y marcos las deformaciones se presentan principalmente por flexión, las deformaciones por esfuerzos axiales en columnas de marcos y las deformaciones por cortante, sobre todo en elementos altos o profundos no dejan de ser importantes.

En cerchas y armaduras las deflexiones se presentan por la combinación de las deformaciones por carga axial en cada uno de los elementos que la componen.

3.4 ENSAYO DE FLEXIÓN

El ensayo de flexión se basa en la aplicación de una fuerza al centro de una barra soportada en cada extremo, para determinar la resistencia del material hacia una carga estática o aplicada lentamente. Normalmente se usa para materiales frágiles El ensayo de flexión se usa para determinar las propiedades de los materiales frágiles en tensión. Se pueden observar un módulo de elasticidad y una resistencia a la flexión (Similar a la resistencia a la tensión).

Para realizar el ensayo de los distintos materiales bajo la acción de este esfuerzo se emplea generalmente a las mismas comportándose como vigas simplemente apoyadas, con la carga concentrada en un punto medio (flexión practica u ordinaria).

7

Page 8: Ensayo de Flexion IMPRIMIR

En estas condiciones además de producirse el momento de flexión requerido, se superpone a un esfuerzo cortante, cuya influencia en el cálculo de la resistencia del material varia con la distancia entre apoyos, debido a que mientras los momentos flectores aumentan o disminuyen con esta, los esfuerzos cortantes se mantienen constantes, como puede comprobarse fácilmente en la figura, por lo que será tanto menor su influencia cuanto mayor sea la luz entre apoyos.

3.5MODULO DE ELASTICIDAS

Módulo de Young o la pendiente de la parte lineal de la curva esfuerzo-deformación en la región elástica. Es una medida de la rigidez de un material; depende de la fuerza de los enlaces interatómicos y de la composición, y no depende mucho de la microestructura.

3.6RESISTENCIA DE LA FLEXION

Esfuerzo necesario para romper un espécimen en un ensayo de flexión. También se le conoce como módulo de ruptura.

La fórmula de la tensión será, como ya sabemos la relación del esfuerzo con la sección donde actúa. El momento flector máximo en la viga es igual:

Mfmax=P (L−d )/4

Siendo P la carga total, L la distancia entre apoyos y d la separación entre las cargas

Si el modulo resistente Wz es:

Wz= P∗d3

32

Remplazando en la fórmula que determina la tensión y considerando el momento flector máximo, obtenemos la “resistencia estática o módulo de rotura de la flexión”.

σ=MfpWz

=( kgmm

mm2)

3.7 COMPORTAMIENTO DE LOS MATERIALES SOMETIDOS A LA FLEXION.

8

Page 9: Ensayo de Flexion IMPRIMIR

Si las fuerzas actúan sobre una pieza de material de tal manera que tiendan a

inducir esfuerzos compresivos sobre una parte de una sección transversal de la

pieza y los esfuerzos tensinos sobre la parte restante, se dice que la pieza está en

flexión. La ilustración común de la acción de flexión es una viga afectada por

cargas transversales; la flexión puede también causarse por momentos o pares

tales como, por ejemplo, los que pueden resultar de cargas excéntricas paralelas

al eje longitudinal de una pieza. Las estructuras y máquinas en servicio, la flexión

puede ir acompañada del esfuerzo directo, el corte transversal, o el corte por

torsión. Por conveniencia, sin embargo, los esfuerzos de flexión pueden

considerarse separadamente y en los ensayos para determinar el comportamiento

de los materiales en flexión; la a tensión usualmente se limita a las vigas.

3.8FALLAS POR FLEXION

La falla puede ocurrir en las vigas debido a una de varias causas, de las cuales se

ofrece una lista a continuación. Aunque estos modos de falla se exponen

primariamente con referencia a las vigas de material dúctil, en sus aspectos

generales son aplicables a cualquier material.

La viga puede fallar por cadencia de las fibras extremas. Cuando el punto

de cadencia es alcanzado en las fibras extremas, la deflexión de la viga

aumenta más rápidamente con respecto a un incremento de carga; y si la

viga tiene una sección gruesa y fuerte o está firmemente empotrada de tal

modo que no pueda torcerse o flambearse, la falla se verifica con un

9

Page 10: Ensayo de Flexion IMPRIMIR

pandeo gradual que finalmente se torna tan grande que la utilidad de la viga

como miembro sustentante queda destruida,

En una viga de largo claro, las fibras en compresión actúan de manera

similar a aquellas en compresión de una columna, y la falla puede tener

lugar por flambeo. El flambeo, el cual generalmente ocurre en dirección

lateral, puede deberse ya sea a la causa primaria o secundaria de la falla.

En una viga en la cual el esfuerzo de flexion excesivo sea la causa primaria

de la falla y en la cual la viga no esté firmemente sostenida contra el

flambeo lateral, el sobreesfuerzo puede ser rápidamente seguido por el

colapso de la viga debido al flambeo lateral, ya que la estabilidad lateral de

la viga es considerablemente disminuida si sus fibras extremas son

esforzadas hasta el punto de cadencia. El flambeo lateral puede ser una

causa primaria de la falla de la viga, caso en el cual el esfuerzo en las fibras

no alcanza la resistencia hasta el punto de cadencia del material antes de

que el flambeo ocurra. El flambeo frecuentemente limita la resistencia de

las vigas angostas.

La falla de los miembros de alma delgada, como una vigueta, puede ocurrir

debido a los esfuerzos excesivos en el alma o por el flambeo del alma bajo

los esfuerzos compresivos diagonales que siempre acompañan a los

esfuerzos cortantes. Si el esfuerzo cortante en el alma alcanza un valor tan

alto como en de la resistencia has el punto de cadencia del material en

corte, la falla de la viga puede esperarse y la manera de la falla

probablemente derivará de alguna acción de flambeo o torsión secundaria.

El esfuerzo compresivo ordinario que siempre acompaña al cortante puede

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Page 11: Ensayo de Flexion IMPRIMIR

alcanzar un valor tan alto que el flambeo del alma de la viga constituya una

causa primaria de la falla. El peligro de la falla en el alma como una causa

primaria de la falla de la viga existente, en general, solamente para las

vigas cortas con alma delgada.

En aquellas partes de vigas adyacentes a los datos de apoyo que

transmiten las cargas concéntricas o las reacciones las vigas, pueden

establecer esfuerzos compresivos altos, y en las vigas I o canales el

esfuerzo local en aquella parte del alma más cercana a un lado de apoyo

puede tornarse excesivo. Si este esfuerzo local excede la resistencia contra

el punto de cadencia del material en la unión del alma y el patín, la viga

puede fallar primariamente debido a la cadencia de la parte sobre fatigada.

La falla de las vigas de material quebradizo como el hierro fundido y el

concreto simple siempre ocurre por ruptura súbita. Sin embargo cuando

simple siempre ocurre por ruptura súbita. Sin embargo cuando se acerca al

momento de la falla, el eje neutro se desplaza hacia el canto en la

compresión y tiende así a reforzar la viga, la falla finalmente ocurre en las

fibras tensadas porque la resistencia a la tensión de estos materiales es

únicamente una fracción de la resistencia y a la compresión es de

aproximadamente 25% para el hierro fundido y 10% para el concreto.

3.9DIAGRAMA DE FUERZA APLICADA Y DEFLEXION

La obtención del diagrama de fuerza aplicada en función de la deflexión para una

probeta sometida a flexión, es fundamental para determinar el módulo de

elasticidad de la madera. En dicho diagrama, se puede determinar la fuerza de

11

Page 12: Ensayo de Flexion IMPRIMIR

proporcionalidad (límite de la respuesta lineal), la parte no lineal y finalmente, la

fuerza de ruptura.

La zona lineal del gráfico, permite determinar el módulo de elasticidad de la

madera y el esfuerzo normal de proporcionalidad.

3.10 CAMPOS DE APLICACIÓN

El ensayo de flexión se aplica en la industria para determinar constantes elásticas y propiedades de las maderas y materiales en general. También se puede aplicar este ensayo para medir la resistencia de diferentes elementos estructurales usados en la construcción

4. MATERIALES Y EQUIPO

Máquina de ensayo por flexión. Calibrador. Regla de madera de 70x3x0.03 cm Probetas metálicas( Cobre, bronce, aluminio)

Fig 4. Máquina de prueba a flexión Fig 5.Calibrador Fig 6. Regla de madera

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Page 13: Ensayo de Flexion IMPRIMIR

5. PROCEDIMIENTO Y MONTAJE

Fig 7. Maquina ASTM D-1037 para pruebas de flexión.

1. Primeramente debemos de tener nuestra probeta o regla de madera y nuestra.

2. Se toma la probeta y se coloca en la máquina de ensayo, esta simplemente queda apoyada en sus extremos, por ello, se dice que los momentos en los extremos son cero.

13

Page 14: Ensayo de Flexion IMPRIMIR

3. Se ubica luego el deformimetro en el centro de la regla, cerciorándose que este marque cero.

4. Se procede a aplicar ciertas cargas sobre la probeta y luego se registra su deformación correspondiente.

5. Medir las deflexiones.6. Por ultimo procedemos a sacar nuestros cálculos y a graficas los

valores de carga y deformación registrados.

CÁLCULOS

CÁLCULOS PROBETAS METÁLICAS:

Varillas de aluminio y bronce que están simplemente apoyadas y con una carga puntual en el centro de la luz, calcular: curvatura, radio de curvatura, esfuerzo máximo, deflexión, módulo de elasticidad y realizar los respectivos diagramas de cortante y de momento.

Se someten las varillas a diferentes magnitudes de carga aplicadas en el centro de la luz y se mide su correspondiente deflexión con un dinamómetro. Los resultados son los siguientes:

GRUPO #1 ACERO

FUERZA (N) DEFLEXIÓN (mplg) DEFLEXCIÓN (mm)5 14 0,3556

10 28 0,711215 41 1,0414

Dimensiones de la varilla:

Longitud: 60 cm = 600 mm

Diámetro: 0,8 cm = 8 mm

Inercia: I=π64

d4= π64

(8mm)4=201,061mm4

14

Page 15: Ensayo de Flexion IMPRIMIR

Distancia entre apoyos: 500 mm

σ Flexión=F∗L

π∗R3

Donde:

F: Carga de fractura o ruptura

L: Distancia entre los dos apoyos

R: Radio de probeta

σ Flexión=(15N )∗(500mm)

π∗(4mm)3=37,301MPa

MÓDULO DE FLEXIÓN:

Módulo de flexión(Eflexión)=F∗L3

48∗I∗δ

E flexión=(5N )∗(500mm)3

48∗(201,061mm4 )∗(0,3556mm)

E flexión=182116,45MPa

P=5N 182116,45MPa

P=10N 182136,94MPa

P=15N 186558,32MPa

EPromedio=183603,90Mpa

CURVATURA:

K= MEI

Donde:

M = Máximo momento de flexión; M¿ F∗L4

15

Page 16: Ensayo de Flexion IMPRIMIR

E = Módulo de flexión

I = Momento de inercia

K=F∗L4 EI

=(15N )∗(500mm)

4∗(183603,90Mpa )∗(201,061mm4)

K = 0,0000507/mm

RADIO DE CURVATURA:

ρ= 1K

= 10,0000507 /mm

=19723,86mm

DEFORMACIÓN UNITARIA:

ε= σE

ε= 37,301MPa183603,90Mpa

=0,000203

Distancia entre apoyos: 400 mm

Dimensiones de la varilla:

Longitud: 60 cm = 600 mm

Diámetro: 0,8 cm = 8 mm

Inercia: I=π64

d4= π64

(8mm)4=201,061mm4

Fuerza (N)

Deflexión (mlpg)

Deflexión (mm)

Esfuerzo Flexión

Módulo Flexión (MPa)

Curvatura (1/mm)

Radio Curvatua

D. Unitaria

5 7 0,177829,841 MPa

186487,250,0000400 25000

mm0,00016010 14 0,3556 186487,25

15 21 0,5334 186487,25Prom=186487,25

GRUPO #1 MADERA

Dimensiones de regla:

Longitud: 60 cm = 600 mm

Base = 36 mm

16

Page 17: Ensayo de Flexion IMPRIMIR

Altura = 7 mm

Inercia: I=112

b∗h3= 112

(7mm)∗(36mm)3=1029mm4

Distancia entre apoyos: 500 mm

Fuerza (N)

Deflexión (mlpg)

Deflexión (mm)

Esfuerzo Flexión

Módulo Flexión (MPa)

Curvatura (1/mm)

Radio Curvatua

D. Unitaria

5 98 2,48921,240 MPa

5083,500,000359 2785.51

mm0,00024410 197 5,0038 5057,70

15 296 7,5184 5049,16Prom=5063,45

Distancia entre apoyos: 400 mm

Fuerza (N)

Deflexión (mlpg)

Deflexión (mm)

Esfuerzo Flexión

Módulo Flexión (MPa)

Curvatura (1/mm)

Radio Curvatua

D. Unitaria

5 57 1,44780,992Mpa

4474,910,000287 3484,32

mm0,00022210 114 2,8956 4474,91

15 174 4,4196 4397,76Prom=4449,19

GRUPO #5 COBRE

Dimensiones de la varilla:

Longitud: 60 cm = 600 mm

Diámetro: 0,8 cm = 8 mm

Inercia: I=π64

d4= π64

(8mm)4=201,061mm4

Distancia entre apoyos: 500 mm

σ Flexión=F∗L

π∗R3

Donde:

F: Carga de fractura o ruptura

L: Distancia entre los dos apoyos

17

Page 18: Ensayo de Flexion IMPRIMIR

R: Radio de probeta

σ Flexión=(15N )∗(500mm)

π∗(4mm)3=37,301MPa

Fuerza (N)

Deflexión (mlpg)

Deflexión (mm)

Esfuerzo Flexión

Módulo Flexión (MPa)

Curvatura (1/mm)

Radio Curvatua

D. Unitaria

5 21 0, 533429,841 MPa

121410,970,0000753 13280,21

mm0,00030110 41 1,0414 124372,21

15 61 1,5494 125391,65Prom=123724,94

Distancia entre apoyos: 400 mm

σ Flexión=F∗L

π∗R3

Donde:

F: Carga de fractura o ruptura

L: Distancia entre los dos apoyos

R: Radio de probeta

σ Flexión=(15N )∗(400mm)

π∗(4mm)3=29.84MPa

GRUPO #5 MADERA ABARCON

Distancia entre apoyos: 500 mm

18

Fuerza (N)

Deflexión (mlpg)

Deflexión (mm)

Esfuerzo Flexión

Módulo Flexión (MPa)

Curvatura (1/mm)

Radio Curvatua

D. Unitaria

5 10 0,254029,841 MPa

130191,410,0000400 25000

mm0,00016010 20 0,5080 130191,41

15 30 0,7620 130191,41Prom=130191,41

Page 19: Ensayo de Flexion IMPRIMIR

Fuerza (N)

Deflexión (mlpg)

Deflexión (mm)

Esfuerzo Flexión

Módulo Flexión (MPa)

Curvatura (1/mm)

Radio Curvatua

D. Unitaria

5 395 0,17781,240MPa

71169.120,0000256 39062.5

mm0,000174210 822 0,3556 71169.12

15 No resisteProm=71169.12

Dimensiones de regla:

Longitud: 60 cm = 600 mm

Base = 36 mm

Altura = 7 mm

Inercia: I=112

b∗h3= 112

(7mm)∗(36mm)3=1029mm4

ESFUERZO MÁXIMO:

σ Flexión=3∗F∗L

2∗W∗H 2

Donde:

F: Carga de fractura o ruptura

L: Distancia entre los dos apoyos

W: Ancho del espécimen

H: Altura del espécimen

σ Flexión=3∗(15N )∗(400mm)2∗(7mm)∗(36mm)2

=1,240MPa

GRUPO #3: ALUMINIO

FUERZA (N) DEFLEXIÓN (mplg) DEFLEXCIÓN (mm)5 40 1,016

10 80 2,03215 121 3,0734

Dimensiones de la varilla:

Longitud: 60 cm = 600 mm

19

Page 20: Ensayo de Flexion IMPRIMIR

Diámetro: 0,8 cm = 8 mm

Inercia: I=π64

d4= π64

(8mm)4=201,061mm4

Distancia entre apoyos: 500 mm

ESFUERZO MÁXIMO:

σ Flexión=F∗L

π∗R3

Donde:

F: Carga de fractura o ruptura

L: Distancia entre los dos apoyos

R: Radio de probeta

σ Flexión=(15N )∗(500mm)

π∗(4mm)3=37,301MPa

MÓDULO DE FLEXIÓN:

Módulo de flexión(Eflexión)=F∗L3

48∗I∗δ

E flexión=(5N)∗(500mm)3

48∗(201,061mm4 )∗(1,016mm)

E flexión=63740,75MPa

P=5N 63740,75MPa

P=10N 63740,75MPa

P=15N 63213,97MPa

EPromedio=63565,15MPa

CURVATURA:

K= MEI

20

Page 21: Ensayo de Flexion IMPRIMIR

Donde:

M = Máximo momento de flexión; M¿ F∗L4

E = Módulo de flexión

I = Momento de inercia

K=F∗L4 EI

=(15N )∗(500mm)

4∗(63565,15MPa )∗(201,061mm4)

K = 0,000146/mm

RADIO DE CURVATURA:

ρ= 1K

= 10,000146 /mm

=6849,31mm

DEFORMACIÓN UNITARIA:

ε= σE

ε= 37,301MPa63565,15MPa

=0,000586

CÁLCULOS PARA DIAGRAMAS DE MOMENTO Y CORTANTES

21

A

250 mm 250 mm

B

RA= 7,5 N RB= 7,5 N

15 N

Page 22: Ensayo de Flexion IMPRIMIR

22

Page 23: Ensayo de Flexion IMPRIMIR

Distancia entre apoyos: 400 mm

Dimensiones de la varilla:

Longitud: 60 cm = 600 mm

Diámetro: 0,8 cm = 8 mm

23

Page 24: Ensayo de Flexion IMPRIMIR

Inercia: I=π64

d4= π64

(8mm)4=201,061mm4

Fuerza (N)

Deflexión (mlpg)

Deflexión (mm)

Esfuerzo Flexión

Módulo Flexión (MPa)

Curvatura (1/mm)

Radio Curvatura

D. Unitaria

5 19 0,482629,841 MPa

68705,820,000111 9009 mm 0,00044510 39 0,9906 66944,14

15 60 1,524 65270,53Prom=66973,5

24

B

RB= 7,5 N

15 N

RB= 7,5 N

A

200 mm200 mm

Page 25: Ensayo de Flexion IMPRIMIR

GRUPO #4: BRONCE

25

Page 26: Ensayo de Flexion IMPRIMIR

Distancia entre apoyos: 400 mm

Dimensiones de la varilla:

Longitud: 60 cm = 600 mm

Diámetro: 0,8 cm = 8 mm

Inercia: I=π64

d4= π64

(8mm)4=201,061mm4

Fuerza (N)

Deflexión (mlpg)

Deflexión (mm)

Esfuerzo Flexión

Módulo Flexión (MPa)

Curvatura (1/mm)

Radio Curvatura

D. Unitaria

5 14 0,355629,841 MPa

93243,620,000084 11904,76

mm0,00033710 30 0,762 87027,38

15 46 1,1684 85135,48Prom=88468,82

CÁLCULOS PROBETAS DE MADERA:

GRUPO #3: CEIBA

Para unas probetas de ceiba y cedro que están simplemente apoyadas y con una carga puntual en el centro de la luz, calcular: curvatura, radio de curvatura, esfuerzo máximo, deflexión, módulo de elasticidad y realizar los respectivos diagramas de cortante y de momento.

Se someten las varillas a diferentes magnitudes de carga aplicadas en el centro de la luz y se mide su correspondiente deflexión con un dinamómetro. Los resultados son los siguientes:

FUERZA (N) DEFLEXIÓN (mplg) DEFLEXCIÓN (mm)5 650 16,51

10 No se pudo aplicar carga porque con 5N hacía

contacto con la máquina.15

Dimensiones de la varilla:

Longitud: 60 cm = 600 mm

Diámetro: 0,8 cm = 8 mm

Inercia: I=112

b∗h3= 112

(7mm)∗(30mm)3=15750mm4

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Page 27: Ensayo de Flexion IMPRIMIR

GRUPO #4: CEDRO

FUERZA (N) DEFLEXIÓN (mplg) DEFLEXCIÓN (mm)5 33 0,8382

10 66 1,676415 101 2,5654

Dimensiones de regla:

Longitud: 60 cm = 600 mm

Base = 36 mm

Altura = 7 mm

Inercia: I=112

b∗h3= 112

(7mm)∗(36mm)3=1029mm4

Distancia entre apoyos: 400 mm

ESFUERZO MÁXIMO:

σ Flexión=3∗F∗L

2∗W∗H 2

Donde:

F: Carga de fractura o ruptura

L: Distancia entre los dos apoyos

W: Ancho del espécimen

H: Altura del espécimen

σ Flexión=3∗(15N )∗(400mm)2∗(7mm)∗(36mm)2

=0,992MPa

MÓDULO DE FLEXIÓN:

Módulo de flexión(Eflexión)=F∗L3

4∗W∗H 3∗δ

E flexión=(5N )∗(400mm)3

4∗(36mm )∗(7mm )3∗(0,8382mm)

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Page 28: Ensayo de Flexion IMPRIMIR

E flexión=7729,39MPa

P=5N 7729,39MPa

P=10N 7729,39MPa

P=15N 7576,34MPa

EPromedio=7678,37MPa

CURVATURA:

K= MEI

Donde:

M = Máximo momento de flexión; M¿ F∗L4

E = Módulo de flexión

I = Momento de inercia

K=F∗L4 EI

=(15N )∗(400mm)

4∗(7678,37MPa )∗(1029mm4)

K = 0,000189/mm

RADIO DE CURVATURA:

ρ= 1K

= 10,000146 /mm

=5291mm

DEFORMACIÓN UNITARIA:

ε= σE

ε= 0,992MPa7678,37MPa

=0,000129

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Page 29: Ensayo de Flexion IMPRIMIR

.

6. ANÁLISIS DE RESULTADOS

1. ¿E módulo de elasticidad es igual en elementos sometidos a tracción, comprensión y flexión?

El módulo de elasticidad de un material nos define la mayor o menor capacidad de un material de deformarse bajo tensiones y puede ser interpretado como la rigidez del material, es decir su resistencia a al deformación elástica, de tal modo que cuanto mayor es el modulo más rígido es el material, o sea, menor es la deformación elástica que se origina cuando se aplica una determinada tensión, es decir que el módulo de elasticidad también depende del tipo de tensión.

2. ¿Dónde se presentan los mayores esfuerzos de tensión y compresión en una viga sometida a flexión?

Se producen las máximas en el cordón inferior y en el cordón superior de la viga y en las zonas cercanas a los apoyos se producen también

esfuerzos cortantes o punzonamiento.

3. ¿Cómo es la relación entre la curvatura y el radio de curvatura?

Esta relación de curvatura y radio de curvatura es inversamente proporcional, ya que, si bien sabemos que para calcular la curvatura es necesario que el momento flexionante se divida entre el producto de módulo de flexión e inercia, y este valor se usa como denominador en la fórmula del radio de curvatura y siendo 1 el numerador, quiere decir que entre mayor sea la curvatura menor será el radio de esta misma.

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Page 30: Ensayo de Flexion IMPRIMIR

7. CONCLUSION

Al realizar este ensayo se pudo determinar, que si las fuerzas actúan sobre una pieza de material de tal manera que tiendan a inducir esfuerzos compresivos sobre una parte de una sección transversal de la pieza y los esfuerzos tensinos sobre la parte restante, se dice que la pieza está en flexión. Pudo observarse que la flexión puede también causarse por momentos o pares tales como los que pueden resultar de cargas excéntricas paralelas al eje longitudinal de una pieza, además en este ensayo se pudo concluir que “Las secciones planas y perpendiculares al eje de la viga antes de la deformación, siguen siendo planas y perpendiculares al eje de la viga después de la deformación” debido a esto En la probeta sometida a flexión se crea un estado de esfuerzos heterogéneo. La parte inferior se encuentra en tracción y la superior comprimida. Además debido a la variación del momento a lo largo de la muestra, los esfuerzos relacionados con el momento también varían.

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Page 31: Ensayo de Flexion IMPRIMIR

8. BIBLIOGRAFIA

[caracterización de los materiales en usos de ingeniería] . Colombia, disponible en <BIBLIOTECA, Universidad de la costa CUC> [Consulta: 30 de Oct. del 2013]

9. REFERENCIAS EN LINEA

Consulta [en línea] Colombia Disponible en: <http://www.utp.edu.co/~gcalle/Contenidos/Flexion.htm> [Consulta: 31 de Oct. del 2013]

Consulta [en línea] Colombia, Disponible en: <http://www.udistrital.edu.co:8080/documents/19625/239908/ENSAYO+DE+FLEXION.pdf?version=1.0>

[Consulta: 31 Oct. del 2013]

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