Ensayo de traccion uniaxial

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Ensayo de traccion uniaxial

  1. 1. Ensayo de tracción uniaxialDurante el ensayo se miden elongación de la probeta y cargaaplicada.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 (comouna medida de la ductilidad). *Después de la fractura, la longitud final y la sección se usan paracalcular elongación porcentual y reducción de área porcentual,que indican ductilidad del material.De la carga y elongación se calculan tensiones verdaderas ydeformaciones verdaderas, que sirven para caracterizar elcomportamiento del material en la región elastoplástica.
  2. 2. En el laboratorioSe ensayarán 3 materiales y se tratará deidentificarlos a través de los parámetros que seobtengan del ensayo.Se usará una máquina de ensayo universal debaja capacidad (1000lbs). El ensayo se hará avelocidad constante de desplazamiento de lamesa.
  3. 3. La máquina de ensayo
  4. 4. Las probetas varios tipos
  5. 5. El ensayo
  6. 6. Normas para la realizaciónIRAM –IAS U 500 – 102 (INSTITUTO ARGENTINO DENORMALIZACION, www.iram.gov.ar/)ASTM E8, E 8M y relacionados (American Society forTesting and Materials, www.astm.org/)DIN 50125 (Deutsches Institut für Normung,www.din.de/ )Ver también ISO (International Organization forStandardization, www.iso.ch/)
  7. 7. Los resultados
  8. 8. Marcado de las probetas y registroCálculo del área inicial A0=W*TCálculo de la longitud calibrada L0= 5.65*√A0Cálculo de d0=L0/5
  9. 9. Calibración de la máquina ycolocación de la probetaLa 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 puertoserie RS-232.*** función de corrección que tiene en cuentala compliancia de la máquina (System deflection p 22)
  10. 10. Realización del ensayoLas 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 yvelocidad).Colocamos en las ventanas las variables a controlar visualmente.Abrimos la ventana de gráficos (desde ese momento comienza aregistrar).Comenzamos el ensayo con el botón start y lo concluimos (después deruptura) con stop. Si no se llega a ruptura con los valores previstos, sedeberá repetir cambiando los valores.Grabamos el archivo de datos y cerramos la ventana de gráficos.
  11. 11. El acondicionamiento de los datos1Como los entrega la máquinaPasarlos 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 dedatos en columna general - finalizar
  12. 12. El acondicionamiento de los datos2Eliminar 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 ayuda0 1 2 3 4 5 605001000150020002500AYAxisTitleX axis title0 1 2 3 4 505001000150020002500ZxRxM2M1DxxxxxxCBAAYcargaX tiempo
  13. 13. El acondicionamiento de los datos3Tabla de valores0 1 2 3 4 505001000150020002500ZxRxM2M1DxxxxxxCBAAYcargaX tiempo
  14. 14. El acondicionamiento de los datos4Búsqueda del cero para cargas: Ajustando por cuadradosmínimos 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: reemplazandoen la ecuación, E0.1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2,005001000150020002500pend * X - ordy=C0AYcargaX elongación
  15. 15. El acondicionamiento de los datos5En la planilla de cálculo, trasladar el origen (carga-C0, posición-E0) y eliminarvalores 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 valormáximo.
  16. 16. Completando el ensayoconvencional (a l0)Escalado de la recta de ajuste en zona elástica(módulo de Young):σi = pend * L0/A0 * eParalela al 0.2%:y = pend * L0/A0*x - 0.002*L0Módulo 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 0,30-50000500010000150002000025000300003500040000GYAxisTitleX axis title0,05 0,10250003000035000GYAxisTitleX axis titleσ_0.2σ_utsσ_rot
  17. 17. Otras conclusiones1.t.verd-t.ing.vs d.ingenieril 2.t.verdadera vs.d.verdaderat.ing.vs d.ing.3.t.verdadera vs.d.verd-d.ing.0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30-500005000100001500020000250003000035000400004500050000XXingenierilvedaderaYtensiónX defo.ingenieril0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30-500005000100001500020000250003000035000400004500050000XXtens.ing.-defo.ing.tens.verd-defo.verd.YtensiónX defomación0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,3001000020000300004000050000tens.verd.-defo.verd.tens-verd.-defo.ing.YAxisTitleX axis title
  18. 18. Aproximaciòn de Hollomonσ = K * ε^n, n = εmax ,K = σmax / (εmax ^ εmax)Aproximación de la tensiónverdadera de rotura marcadaen el gráfico.0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30-500005000100001500020000250003000035000400004500050000tens.verd.de roturaXtens.verd.-defo.verd.aprox. de HollomonYAxisTitleX axis title
  19. 19. Los tres materiales0,0 0,1 0,2 0,3 0,40500010000150002000025000300003500040000tens.-def.ing.tens.-def.verd.ajuste rango elásticoaprox. HollomonYAxisTitleX axis title0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30-500005000100001500020000250003000035000400004500050000tens.ing.-defo.ing.tens.verd.-defo.verd.aprox. de HollomonYAxisTitleX axis title-0,02 0,00 0,02 0,04 0,06 0,08 0,10 0,12 0,14 0,16 0,18050001000015000200002500030000tens-def ing.tens-def verd.aprox.rango elast.aprox.HollomonYAxisTitleX axis titleLatón AceroAluminio
  20. 20. Los tres materiales1.t. ing.vs d.ingenieril2.t.verdadera vs.d.verdadera3.aprox. de Hollomon0,00 0,05 0,10 0,15 0,2001000020000300004000050000latónaceroaluminioYAxisTitleX axis title-0,05 0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,450500010000150002000025000300003500040000latónaceroaluminioYAxisTitleX axis title0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,505000100001500020000250003000035000400004500050000 XXXX TitleYTitlelatónaceroalumunio
  21. 21. Análisis de los datosEstablecer 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 losmateriales sabiendo que genéricamente se trata de* Un acero laminado en frío de bajo C* Un latón* Un aluminio recristalizadoHacer análisis comparativo de las características delos tres.
  22. 22. El informe y las conclusionesObjetivoEquipo 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
  23. 23. Algunos links interesanteswww.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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