OBJETIVOS Analizar el comportamiento uniaxial. Reconocer y determinar de manera prctica las distintas propiedades mecnicas de los materiales sometidos a esfuerzos de tensin o traccin. Reconocer y diferenciar los estados zona elstica y zona plstica de los metales. Construir e interpretar la grfica Esfuerzo Vs Deformacin Calcular el mdulo de porcentaje de alargamiento y de reduccin de rea de los metales entre otras. Medir la resistencia a fluencia o esfuerzo de fluencia de los materiales. Observar y reconocer la ductilidad y fragilidad (en cuanto a su tolerancia a la deformacin).

INTRODUCCINMuchos materiales cuando estn en servicio estn sujetos a fuerzas o cargas. En tales condiciones es necesario conocer las caractersticas del material para disear el instrumento donde va a usarse de tal forma que los esfuerzos a los que vaya a estar sometido no sean excesivos y el material no se fracture. El comportamiento mecnico de un material es el reflejo de la relacin entre su respuesta o deformacin ante una fuerza o carga aplicada.El termino ensayo de tensin se usa normalmente a la hora de hablar de ensayos en los cuales una probeta preparada es sometida a una carga uniaxial gradualmente creciente (esttica) hasta que ocurre la falla. En un ensayo de tensin simple, la operacin se realiza sujetando los extremos opuestos de la pieza de material y separndolos. En un ensayo de tensin, la probeta se alarga en una direccin paralela a la carga aplicada. Dentro de los lmites de lo prctico, la resultante de la carga se hace coincidiendo con el eje longitudinal de la probeta.Exceptuando algunas piezas de ensayo arbitrariamente formadas, las probetas son cilndricas o prismticas en su forma y de seccin transversal constante a lo largo del tramo dentro del cual las mediciones se toman. Los ensayos estticos de tensin y de comprensin son los ms realizados, adems de ser los ms simples de todos los ensayos mecnicos. Estos ensayos implican la normalizacin de las probetas con respecto a tamao, forma y mtodo de preparacin y la de los procedimientos de ensayo. El ensayo de tensin es el apropiado para uso general en el caso de la mayora de los metales y aleaciones no ferrosos, fundidos, laminados o forjados; para los materiales quebradizos (mortero, concreto, ladrillo, cermica, etc.) cuya resistencia a la tensin es baja, en comparacin con la resistencia a la comprensin.

MARCO TERICO

1. TENSINEn fsica e ingeniera, se denomina tensin mecnica al valor de la distribucin de fuerzas por unidad de rea en el entorno de un punto material dentro de un cuerpo material o medio continuo.Un caso particular es el de tensin uniaxial, que se define en una situacin en que se aplica fuerza F uniformemente distribuida sobre un rea A. En ese caso la tensin mecnica uniaxial se representa por un escalar designado con la letra griega (sigma) y viene dada por:=F/ASiendo las unidades: Pa = N/m, MPa = 106 Pa, kgf/cm2.

2. DEFORMACIN UNITARIADeformacin unitaria () es la cantidad que alarga un cuerpo por unidad de longitud (L). = L/L (adimensional)

3. LEY DE HOOKEExisten materiales en los que la relacin entre esfuerzo () y alargamiento () es constante (elasticidad). Se dice que estos materiales cumplen la ley de Hooke.1/1 = 2/2 = 3/3 = / = cte. = ELa relacin entre ambas magnitudes (/) se llama Mdulo de elasticidad (E) o Mdulo de Young. E = /4. DIAGRAMAS , y A partir de la barra de forma de la figura, el diagrama de esfuerzos normales tendr la forma siguiente:

5. DEFORMACIN TOTAL PARA UNA PIEZA SOMETIDA A UNA FUERZA EXTERNAPara los alargamientos totales debido a la deformacin producida por una fuerza externa (despreciando su propio peso), la frmula a utilizar es:L = P * L / A * ESiendo: L: Variacin de longitud P: Fuerza que acta L: Longitud inicial A: Seccin transversal E: Mdulo de elasticidad

6. TENSIN DE UN ELEMENTO SUSPENDIDO Y SOMETIDO A SU PROPIO PESOCuando partimos de una barra y queremos hallar la tensin debida a su propio peso, tenemos que fijar primeramente que el peso equivale al volumen de la barra por el peso especfico del material que la compone. Como el volumen lo podemos descomponer en la multiplicacin del rea por la longitud, tenemos que:W = A * L *PeDado que: = P/A

Si la fuerza actuante, para este caso es W, entonces: = W/A.Sustituyendo: = (A * L * Pe) /A = L* Pe

7. DEFORMACIN DE UNA ESTRUCTURA DEBIDO A SU PROPIO PESOEn el caso del estudio de deformacin de una estructura debido a su propio peso, la frmula a utilizar es:L = W * L / 2 * A * E8. CONCEPTOS APLICADOS A LA PRCTICA

1. Deformaciones elsticas: en esta zona las deformaciones se reparten a lo largo de la probeta, son de pequea magnitud y, si se retirara la carga aplicada, la probeta recuperara su forma inicial. Ley de Hooke: Aplica solamente a la zona elstica de los materiales y dice que el esfuerzo axial () es directamente proporcional a la deformacin unitaria axial () y que la constante de proporcionalidad entre los dos es el mdulo de elasticidad (E).E = /

2. Fluencia o cadencia: Es la deformacin brusca de la probeta sin incremento de la carga aplicada.

3. Deformaciones plsticas: si se retira la carga aplicada en dicha zona, la probeta recupera slo parcialmente su forma quedando deformada permanentemente.

4. Estriccin: Llegado un punto del ensayo, las deformaciones se concentran en la parte central de la probeta aprecindose una acusada reduccin de la seccin de la probeta, momento a partir del cual las deformaciones continuarn acumulndose hasta la rotura de la probeta por esa zona.

PRACTICA DE LABORATORIO

El conocimiento de las propiedades de los materiales utilizados en Ingeniera es un aspecto fundamental para el diseador en su propsito de desarrollar las mejores soluciones a las diversas situaciones que se presentan en su cotidiano quehacer. La realizacin correcta de ensayos en los materiales, nos permite conocer su comportamiento ante diferentes circunstancias, al igual que la determinacin de sus propiedades fundamentales.En este laboratorio analizaremos el comportamiento del acero al ser sometido a un esfuerzo de tensin uniaxial. El ensayo se realiza en una Mquina Universal De Ensayos y la operacin consiste en someter una probeta a una carga uniaxial gradualmente creciente (es decir, esttica) hasta que ocurra la falla.

EQUIPOS Y MATERIALESEQUIPOS Mquina Universal De Ensayos Cronometro Cmara fotogrfica Teodolito

MATERIALES Probeta de ensayo (barra de acero)

Papel milimetrado Cinta masking tape Regla milimetrada Vernier

Universidad Nacional de Cajamarca Facultad de IngenieraE.A.P Ingeniera de Minas

Resistencia De Materiales 15 | Pgina

PROCEDIMIENTOa) Medicin de la probetaAntes de comenzar a realizar los ensayos de tensin se deben tomar las respectivas medidas dimensionales de las probetas. Este procedimiento de medicin es efectuado con un gran cuidado y debe implementarse la correcta utilizacin del Calibrador "pie de rey", y la regla un instrumento de medicin de vital importancia para tomar el valor de nuestros datos.Para tomar las medidas de nuestras probetas utilizaremos las unidades del sistema mtrico internacional (SI) expresando dichas medidas en milmetros (mm). Es muy importante ser bastante cuidadosos en la toma de estas medidas ya que despus de someter las probetas a los ensayos de tensin se van a ser unas comparaciones finales, tanto en la longitud de la probeta como el dimetro de la misma.

b) Programacin y puesta a punto de la maquina universal de ensayos:Con la ayuda del encargado del laboratorio, procedemos a calibrar y a programar el software de la maquina universal para poder realizar el ensayo de tensin segn los parmetros establecidos. Para poder realizar esto tenemos que reconocer y manejar unos conceptos bsicos de servirn como datos de entrada y mecanismo de clculo para la maquina universal, los cuales fueron descritos en el MARCO TERICO.

c) Realizacin de la prueba y toma de los datos:La mquina universal impone la deformacin desplazando el cabezal mvil a una velocidad seleccionable. La celda de carga conectada a la mordaza fija entrega una seal que representa la carga aplicada load en toneladas fuerza (T). Anotamos los resultando en una tabla de datos donde tenemos una relacin de la carga y el estiramiento del material como lo muestra la siguiente tabla.FUERZA (kg)DEFORMACIN (mm)ESFUERZO (Kg)DEFORMACION UNITARIA

1000.0328.9470.000

2000.5657.8950.033

3000.8986.8420.052

4000.81315.7890.052

5000.81644.7370.052

6001.01973.6840.065

7001.02302.6320.065

8001.12631.5790.072

9001.12960.5260.072

10001.23289.4640.078

11001.23618.4210.078

12001.33947.3680.085

13001.64276.3160.105

14001.74605.2630.111

15002.04934.2110.131

16002.25263.5800.144

17003.05592.1050.196

18003.55921.0530.229

19004.06250.0000.261

20004.86578.9470.314

21005.36907.8950.346

22006.17236.8420.399

23007.07565.7890.458

24008.37894.7370.542

250010.08223.6840.654

260013.18552.6320.856

GRFICA: ESFUERZO VS. DEFORMACIN UNITARIA

BIBLIOGRAFIA Hibbeler R, Mecnica de Materiales. Tercera Edicin. Prentice-Hall Hispanoamericana SA. Mxico D.F., pg. 856. Riley W, Mecnica de Materiales. Primera Edicin. Limusa Wiley. Mexico D. F., pg. 708. Mott R. Resistencia de Materiales Aplicada. Tercera Edicin. Prectice-Hall Hispanoamericana SA. Mexico D.F., pg. 640. Norton R, Diseo de Mquinas. Primera Edicin. Prentice-Hall Hispanoamericana S.A Mxico D.F., pg. 1048.