Ensayo de tracción uniaxial Durante el ensayo se miden elongación de la probeta y carga aplicada. Con esos datos se calculan tensiones y deformaciones (ingenieriles) y se traza la curva correspondiente. De la curva se obtienen el módulo elástico, la tensión de fluencia, la tensión máxima y la deformación ingenieril a fractura (como una medida de la ductilidad). * Después de la fractura, la longitud final y la sección se usan para calcular elongación porcentual y reducción de área porcentual, que indican ductilidad del material. De la carga y elongación se calculan tensiones verdaderas y deformaciones verdaderas, que sirven para caracterizar el comportamiento del material en la región elastoplástica.
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Ensayo de tracción uniaxial
Durante el ensayo se miden elongación de la probeta y carga aplicada.Con esos datos se calculan tensiones y deformaciones (ingenieriles) y se traza la curva correspondiente.De la curva se obtienen el módulo elástico, la tensión de fluencia, la tensión máxima y la deformación ingenieril a fractura (como una medida de la ductilidad). *Después de la fractura, la longitud final y la sección se usan para calcular elongación porcentual y reducción de área porcentual, que indican ductilidad del material.De la carga y elongación se calculan tensiones verdaderas y deformaciones verdaderas, que sirven para caracterizar el comportamiento del material en la región elastoplástica.
En el laboratorio
Se ensayarán 3 materiales y se tratará de identificarlos a través de los parámetros que se obtengan del ensayo.Se usará una máquina de ensayo universal de baja capacidad (1000lbs). El ensayo se hará a velocidad constante de desplazamiento de la mesa.
La máquina de ensayo
Las probetas varios tipos
El ensayo
Normas para la realización
IRAM –IAS U 500 – 102 (INSTITUTO ARGENTINO DE NORMALIZACION, www.iram.gov.ar/) ASTM E8, E 8M y relacionados (American Society for Testing and Materials, www.astm.org/)DIN 50125 (Deutsches Institut für Normung,www.din.de/ )Ver también ISO (International Organization for Standardization, www.iso.ch/)
Los resultados
Marcado de las probetas y registro
Cálculo del área inicial A0=W*TCálculo de la longitud calibrada L0= 5.65*√A0Cálculo de d0=L0/5
Calibración de la máquina y colocación de la probeta
La máquina del laboratorio• Celda de carga (tipo viga S o S-beam):* máxima capacidad d marco:1400 lbs.* máximo rango de desplazamiento:2.5 inches* tasa máxima de desplazamiento: 3.0 in/min* potencia requerida: 110 V < 0.3 A* peso total:65 lbs
• Instrumentación:* Resolución : carga 0.1 lbs, desplaz.: 0.0001in* Filtros programables* Resultados en unidades métricas o inglesas* Operación remota y registro de datos por puerto
serie RS-232.*** función de corrección que tiene en cuenta la compliancia de la máquina (System deflection p 22)
Realización del ensayo
Las instruccionesVerificamos la unidades.Verificamos carga máxima admitida.Controlamos la tasa de desplazamiento de la celda y la del actuador.Colocamos el desplazamiento preestablecido (valor, forma de onda y velocidad).Colocamos en las ventanas las variables a controlar visualmente.Abrimos la ventana de gráficos (desde ese momento comienza a registrar).Comenzamos el ensayo con el botón start y lo concluimos (después de ruptura) con stop. Si no se llega a ruptura con los valores previstos, se deberá repetir cambiando los valores.Grabamos el archivo de datos y cerramos la ventana de gráficos.
El acondicionamiento de los datos 1
Como los entrega la máquina
Pasarlos a planilla de cálculo (Excel)• En el menu Archivo-Abrir-todos los archivos-seleccionar• Se abre el Asistente para importar texto (seguir instrucciones)** paso 1 de 3: caracteres Delimitados - comenzar a importar en fila 1 -
origen del archivo Windows ANSI - siguiente** paso 2 de 3: separadores tabulación - calificador de texto “ - siguiente** paso 3 de 3: selección de columna para formato de datos 1a. – formato de
datos en columna general - finalizar
El acondicionamiento de los datos 2
Eliminar las filas iniciales (antes de que el contador de tiempos vuelva a cero) y las finales (después de la caída súbita de la carga). Trazar rectas de ayuda para obtener información.
1º gráfico (Origin): ‘sucio’ 2º gráfico (Origin): ‘limpio’ con rectas de ayuda
0 1 2 3 4 5 6
0
500
1000
1500
2000
2500
A
Y A
xis
Title
X axis title0 1 2 3 4 5
0
500
1000
1500
2000
2500
Zx
RxM2M1
D
xx
x
xxx
C
BA
A
Y ca
rga
X tiempo
El acondicionamiento de los datos 3
Tabla de valores
0 1 2 3 4 5
0
500
1000
1500
2000
2500
Zx
RxM2M1
D
xx
x
xxx
C
BA
A
Y ca
rga
X tiempo
El acondicionamiento de los datos 4
Búsqueda del cero para cargas: Ajustando por cuadrados mínimos el tramo [A,B]U[Z-d,Z+d]. Valor obtenido: C0.
Búsqueda de la recta que ajusta la zona elástica:Ajustando por cuadrados mínimos el tramo [C,D]. Expresión obtenida:
y= pend * x + ord , notar que x es posición.
Gráfico carga-posición:Búsqueda del ceropara posición: reemplazando en la ecuación, E0.
1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2,0
0
500
1000
1500
2000
2500pend * X - ord
y=C0
A
Y ca
rga
X elongación
El acondicionamiento de los datos 5
En la planilla de cálculo, trasladar el origen (carga-C0, posición-E0) y eliminar valores negativos:
Completar los cálculos : σi=carga/A0, e=alarg./L0, σ=σi(e+1), ε=ln(e+1).
Reemplazar los valores de la columna de tensiones verdaderas a partir del valor máximo.
Completando el ensayo convencional (a l0)
Escalado de la recta de ajuste en zona elástica (módulo de Young):σi = pend * L0/A0 * e
Paralela al 0.2%:y = pend * L0/A0*x - 0.002*L0
Módulo de Young: E_laton [MPa]Tensión de fluenc.al 0.2%: σ_0.2 [MPa]Tensión máxima: σ_uts [MPa]Tensión de rotura: σ_rot [MPa]
0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30-5000
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
G
Y Ax
is T
itle
X axis title
0,05 0,10
25000
30000
35000
G
Y A
xis
Title
X axis title
σ_0.2
σ_uts
σ_rot
Otras conclusiones
1.t.verd-t.ing. vs d.ingenieril 2.t.verdadera vs.d.verdadera
t.ing.vs d.ing.
3.t.verdadera vs.d.verd-d.ing.
0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30-5000
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
45000
50000
X
X
ingenieril vedadera
Y te
nsió
n
X defo.ingenieril
0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30-5000
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
45000
50000
X
X
tens.ing.-defo.ing. tens.verd-defo.verd.
Y te
nsió
n
X defomación
0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30
0
10000
20000
30000
40000
50000
tens.verd.-defo.verd. tens-verd.-defo.ing.
Y A
xis
Title
X axis title
Aproximaciòn de Hollomon
σ = K * ε^n, n = εmax ,K = σmax / (εmax ^ εmax)
Aproximación de la tensiónverdadera de rotura marcada en el gráfico
.
0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30-5000
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
45000
50000tens.verd.de rotura
X
tens.verd.-defo.verd. aprox. de Hollomon
Y Ax
is T
itle
X axis title
Los tres materiales
0,0 0,1 0,2 0,3 0,4
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
tens.-def.ing. tens.-def.verd. ajuste rango elástico aprox. Hollomon
Y Ax
is T
itle
X axis title0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30
-5000
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
45000
50000
tens.ing.-defo.ing. tens.verd.-defo.verd. aprox. de Hollomon
Y A
xis
Title
X axis title
-0,02 0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 0,14 0,16 0,18
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
tens-def ing. tens-def verd. aprox.rango elast. aprox.Hollomon
Y Ax
is T
itle
X axis title
Latón Acero
Aluminio
Los tres materiales
1.t. ing.
vs d.ingenieril
2.t.verdadera vs.d.verdadera
3.aprox. de Hollomon
0,00 0,05 0,10 0,15 0,20
0
10000
20000
30000
40000
50000
latón acero aluminio
Y Ax
is T
itle
X axis title
-0,05 0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45
0
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
latón acero aluminio
Y Ax
is T
itle
X axis title
0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,50
5000
10000
15000
20000
25000
30000
35000
40000
45000
50000 X
X
X
X Title
Y T
itle
latón acero alumunio
Análisis de los datos
Establecer características de cada material ensayadoQué estudios (no mencionados en esta presentación) podrían hacerse con los datos y las piezas ensayadasBuscar en la bibliografía y tratar de caracterizar los materiales sabiendo que genéricamente se trata de
* Un acero laminado en frío de bajo C* Un latón* Un aluminio recristalizado
Hacer análisis comparativo de las características de los tres.
El informe y las conclusiones
ObjetivoEquipo utilizado (descripción)Procedimiento experimentalResultados sobre cada material y comparativos:
* de la curva de tensión-deformación convencionales –aproximación en rango elástico
* de la curva de tensión-deformación ingenieriles –aproximación de Hollomon
* Análisis de los resultados obtenidos y justificaciónConclusiones
Algunos links interesantes
www.interactiveinstruments.com/www.tecquip.com/www.sweethaven.com/www.stfx.ca/www.polial.polito.it/www.tu-darmstadt.de/www.steel-n.com/www.me.uh.edu/www.me.umn.edu/www.alleghenyludlum.com/www.sae.org/
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