Resistencia de Materiales 1A. Profesor Herbert Yépez Castillo

Documentos relacionados
ENSAYO DE TENSIÓN PARA METALES. Determinar el comportamiento de un metal cuando es sometido a esfuerzos axiales de tensión.

Mecánico de los materiales

8. Ensayos con materiales

Determinación de la Tensión Adm.de una barra de acero por medio del diagrama.

2- Propiedades Mecánicas de los Materiales

OBJETO DEL ENSAYO DE TRACCION

1 Competencias: Reconocer, representar y modelar un ensayo de tención a partir de cualquier situación que brinde elementos suficientes para ello.

Esfuerzo y deformación

Mecánica de Materiales II: Ensayo a tracción

Tema 2: Propiedades de los Materiales Metálicos.

TEMA 3. BASES DEL DISEÑO MECÁNICO CON MATERIALES.

Resistencia de Materiales 1A. Profesor Herbert Yépez Castillo

Resistencia de Materiales 1A. Profesor Herbert Yépez Castillo

Material 2. Fig. 12. Barra compuesta de dos materiales

TEMA 5. PROPIEDADES MECÁNICAS ESTRUCTURA DEL TEMA CTM PROPIEDADES MECÁNICAS

ESTATICA Y RESISTENCIA DE MATERIALES (ING IND) T P Nº 9: TENSION Y DEFORMACION AXIAL SIMPLE

ENSAYOS MECÁNICOS II: TRACCIÓN

FISICA II PARA INGENIEROS

2. Un ensayo de tracción lo realizamos con una probeta de 15 mm de diámetro y longitud inicial de 150 mm. Los resultados obtenidos han sido:

UTN-FRBB Cátedra: Elementos de Máquinas. Profesor: Dr. Ing. Marcelo Tulio Piovan

9. PROPIEDADES MECÁNICAS EN SÓLIDOS

CAPÍTULO III EL ACERO ESTRUCTURAL EN EL HORMIGON ARMADO

Fundamentos de Diseño Estructural Parte I - Materiales. Argimiro Castillo Gandica

CIENCIA DE MATERIALES

ESTÁTICA ESTRUCTURAS ENUNCIADOS EJERCICIOS

Por métodos experimentales se determina el estado biaxial de tensiones en una pieza de aluminio en las direcciones de los ejes XY, siendo estas:

Curso: RESISTENCIA DE MATERIALES 1

INGENIERIA DE EJECUCIÓN EN MECANICA PLAN VESPERTINO GUIA DE LABORATORIO. ASIGNATURA Resistencia de Materiales 9552 EXPERIENCIA E14 ENSAYO DE TORSIÓN

PRACTICA No. 3 SESION 4 CARACTERISTICAS Y PROPIEDADES MECÁNICAS EN LOS MATERIALES

TEMA: Materiales. Ensayos.

Elasto-Plasticidad o Esfuerzo, Deformación y Fallamiento

CONSIDERACIONES PARA EL DISEÑO

PREGUNTAS PRUEBAS PAU MATERIALES

Propiedades físicas y mecánicas de los materiales Parte II

INGENIERÍA CIVIL EN MECANICA PLAN 2012 GUÍA DE LABORATORIO

TEMA 2: PROPIEDADES DE LOS MATERIALES. ENSAYOS DE MEDIDA

RESISTENCIA DE MATERIALES

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL SANTA FACULTAD DE INGENIERIA

4.- Módulo de Elasticidad de la Mampostería de PEAD (Emp)

METALES EXPUESTOS ALTAS Y BAJAS TEMPERATURAS.

Las probetas pueden ser cilíndricas o planas. Las primeras son para forjados, barras, redondos. Las planas son para planchas.

T R A C C I Ó N periodo de proporcionalidad o elástico. limite elástico o aparente o superior de fluencia.

Si cada elefante pesa en promedio 3800 kg y se considera que su peso se reparte uniformemente sobre la plataforma:

Latón 345 8,5 Acero 690 7,9 Aluminio 275 2,7

Mecánica de Rocas. F.I. UNAM CRITERIOS ROTURA PARA EL MACIZO ROCOSO

Materiales de Ingeniería Propiedades mecánicas

UNIDAD 5. Ensayos Mecánicos

Elasticidad! Ecuaciones constitutivas

Como la densidad relativa es adimensional, tiene el mismo valor para todos los sistemas de unidades.

6 Propiedades elásticas de los materiales

PRÁCTICA Nº 17 ACEROS PARA HORMIGONES II. Contenido: 17.1 Aptitud al doblado 17.2 Características mecánicas 17.3 Control del acero

TEORÍA ( 20% de la nota del examen) Nota mínima de TEORÍA 2.5 puntos sobre 10

TENSIONES. Definimos la tensión σ en la barra como el cociente entre la fuerza uniaxial media F y la sección transversal original So de la barra.

Estructuras de Materiales Compuestos

LaborEUSS. LaborEUSS

Elasticidad Ecuaciones constitutivas

Curvas esfuerzo-deformación para concreto confinado. Introducción

ENSAYOS DESTRUCTIVOS EN LA SOLDADURA Segunda parte

ENSAYO DE TENSIÓN PROTOCOLO Curso de Materiales

Informe de Materiales de Construcción Código Curso:CI3501 Informe N 1 Laboratorio de Tracción

CFGS CONSTRUCCION METALICA MODULO 246 DISEÑO DE CONSTRUCCIONES METALICAS

UNIDAD 1. ENSAYO Y MEDIDA DE LAS PROPIEDADES DE LOS MATERIALES UNIDAD 3. MODIFICACIÓN DE LAS PROPIEDADES DE LOS METALES

PROPIEDADES Y ENSAYOS

2.1.- Sólidos, Líquidos y Gases: Propósito

Pruebas o ensayos del acero

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTONOMA DE MEXICO FACULTAD DE INGENIERIA Programa de Asignatura

UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE FACULTAD DE INGENIERÍA Departamento de Ingeniería Mecánica Área de Procesos Mecánicos

1.- DATOS DE LA ASIGNATURA. Nombre de la asignatura: Resistencia de Materiales. Carrera: Ingeniería en Pesquerías. Clave de la asignatura: PEM 0633

Tema 5. Mecanismos macroscópicos de la deformación plástica en distintos tipos de materiales

Mecánica de Materiales I

Tema 5 TRACCIÓN-COMPRESIÓN

ENSAYO DE COMPRESIÓN. σ ε

INTRODUCCIÓN A LA ELASTICIDAD Y A LA RESISTENCIA DE MATERIALES

DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA ENERGIA Y MECANICA Laboratorio de Instrumentación Industrial Mecánica Laboratorio de Instrumentación Mecatrónica 2

CAPÍTULO 2 COLUMNAS CORTAS BAJO CARGA AXIAL SIMPLE

Elementos Uniaxiales Sometidos a Carga Axial Pura

PRACTICA No. 7 y 8 ENSAYO ESTATICO DE COMPRESIÓN

Tema 8 Propiedades Mecánicas: curva Esfuerzo Deformación Unitaria.

400 kn. A 1 = 20 cm 2. A 2 = 10 cm kn

ENSAYO DE TRACCIÓN UNIVERSAL

USO DE CONCRETOS Y ACEROS DE ALTA RESISTENCIA DE ACUERDO CON LAS NUEVAS NTC

LA ENSEÑANZA DEL CONCRETO CON EL APOYO DEL LABORATORIO DE MATERIALES. Héctor Javier Guzmán Olguín y Octavio García Domínguez

Jorge A. AVILA Investigador y Profesor Instituto de Ingeniería, UNAM División Estudios Posgrado de la Facultad Ingeniería (DEPFI), UNAM México, D.F.

Resistencia de Materiales 1A. Profesor Herbert Yépez Castillo

MECANISMOS Y ELEMENTOS DE MÁQUINAS IMPACTO. La fatiga es el proceso de cambio estructural permanente, progresivo y

DISEÑO POR CAPACIDAD NORMA INPRES - CIRSOC 103

Universidad de Atacama. Física 1. Dr. David Jones. 14 Mayo 2014

Capítulo VI. Análisis de Fracturas

Esfuerzo y deformación

REPÚBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL FRANCISCO DE MIRANDA ÁREA DE TECNOLIGÍA COMPLEJO ACADEMICO EL SABINO

FACULTAD DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA

BIOMECÁNICA MEJOR DESEMPEÑO

TRACCIÓN - ENSAYO 1 DETERMINACIÓN DE LAS PROPIEDADES MECÁNICAS DE LOS MATERIALES

PROBLEMAS DE RESISTENCIA DE MATERIALES MÓDULO 5: FLEXIÓN DE VIGAS CURSO

ELASTICIDAD PREGUNTAS. 1. Explique que representa él modulo de rigidez de un sólido. 2. Qué significa él límite elástico de una barra de acero?

RESISTENCIA DE MATERIALES

5.7. ANEJO DE CÁLCULO DE ESTRUCTURA METÁLICA DE ESCALERA

Tema 2a. Propiedades mecánicas

¾ Relacionadas con habilidad del material para soportar esfuerzos (cargas)

[Trabajo práctico #2]

Transcripción:

Resistencia de Materiales 1A Profesor Herbert Yépez Castillo 2014-2

2 Capítulo 3. Propiedades mecánicas 3.1 Ensayos de esfuerzo - deformación unitaria Materiales Ley de esfuerzo cortante - deformación unitaria cortante

3 3.1 Ensayos de 3.1 Ensayos_de La resistencia de un material depende de su capacidad para soportar una carga sin una deformación excesiva. Esta capacidad es inherente al material y debe ser determinada experimentalmente (ensayos de laboratorio). ASTM (American Society for Testing and Materials) ha publicado pautas y lineamientos para realizar los ensayos experimentales. Entre las pruebas más representativas está el ensayo de.

4 3.1 Ensayos de 3.1 Ensayos_de Ensayo de El ensayo de puede determinar muchas propiedades mecánicas del material, sin embargo se utiliza principalmente para determinar la relación entre: Esfuerzo normal promedio - Deformación normal unitaria El ensayo requiere de una probeta (espécimen) de tamaño y forma normalizados de sección A o (área original), y sobre la cual se imprimen dos marcas que determinan la longitud calibrada L o (longitud inicial). A o

5 3.1 Ensayos de 3.1 Ensayos_de La maquina de ensayo con la finalidad de aplicar una carga axial P, estira el espécimen por los extremos bajo un régimen lento y constante hasta alcanzar la rotura de la probeta Cabezal superior móvil Espécimen sometido a P P Indicador de la carga Controles de la máquina

6 de esfuerzo deformación unitaria 3.1 Ensayos_de El diagrama es una curva que resulta de graficar los esfuerzos σ en la ordenada y la deformación unitaria ε en la abscisa. El esfuerzo se obtiene de la división de la carga aplicada P entre el área original A o de la sección transversal del espécimen. σ = P A o La deformación unitaria se determina dividiendo el cambio de longitud calibrada L entre la longitud inicial calibrada L o del espécimen. ε = L L o

7 de esfuerzo deformación unitaria 3.1 Ensayos_de P σ = P A o Límite proporcional Esfuerzo último Esfuerzo de fractura Límite elástico Esf.de fluencia P Región elástica Comp. elástico Zona de cedencia Zona de endurecimiento por deformación Comportamiento plástico Zona de estricción ε = L L o

8 de esfuerzo deformación unitaria 3.1 Ensayos_de 1. Región elástica Si se retira la carga, la probeta responde elásticamente retornando a su forma y longitud original. Límite proporcional Región elástica Comp. elástico Límite elástico La curva es una línea recta, el esfuerzo es proporcional a la deformación unitaria, hasta alcanzar un límite proporcional σ pl. Si el esfuerzo excede por un poco el límite proporcional, el material puede todavía responder elásticamente hasta un límite elástico.

9 de esfuerzo deformación unitaria 3.1 Ensayos_de 2. Zona de cedencia (fluencia) Un incremento ligero del esfuerzo, produce la deformación permanente (plástica). Esf. de fluencia Zona cedencia Comportamiento plástico Este comportamiento se conoce como fluencia o cedencia y el esfuerzo que lo causa es llamado como esfuerzo de fluencia σ Y. Si se retira la carga, parte de la probeta retoma sus dimensiones originales, pero ciertas partes sufren deformación permanente (plástica).

10 3.1 Ensayos_de de esfuerzo deformación unitaria 3. Zona de endurecimiento por deformación Aun con el área bastante uniforme de la sección transversal, la probeta ofrece una Zona de endurecimiento por deformación Comportamiento plástico Esfuerzo último última resistencia antes de la fractura, alcanzando el esfuerzo máximo llamado esfuerzo último σ u.

11 3.1 Ensayos_de de esfuerzo deformación unitaria 4. Zona de estricción Alcanzado el esfuerzo último, el área de la sección comienza a reducirse en una zona muy localizada. Comportamiento plástico Zona de restricción Esfuerzo de fractura La probeta forma un cuello, que solo puede soportar una carga decreciente Por ello, la curva del diagrama tiende a bajar hasta fallar en el punto del esfuerzo de fractura σ f.

12 Materiales 3.1 Ensayos_de Materiales dúctiles Son todos aquellos materiales que presenta grandes deformaciones antes de su rotura. En ingeniería a menudo se eligen se eligen aceros dúctiles (aceros de bajo carbono), ya que: Absorben cargas de impacto Exhiben grandes deformaciones que advierten una falla inminente. La ductilidad de un material puede medirse mediante: Elongación [%] Reducción de área (estricción) [%]

13 Materiales 3.1 Ensayos_de Materiales dúctiles Elongación: Deformación unitaria del espécimen fracturado. ε = L 100% = L f L o 100% L o L o L o : Longitud calibrada inicial. L f : Longitud final entre las marcas. Estricción: Reducción del área de sección del espécimen fracturado. Estricción = A o A f A o 100% A o : Área de la sección transversal original. A f : Área de la sección transversal final de fractura.

14 Materiales 3.1 Ensayos_de Materiales dúctiles L o A o A f ε = L f L o L o 100% Estric. = A o A f A o 100% L f

15 Materiales 3.1 Ensayos_de Materiales dúctiles La mayoría de los metales no exhibe una zona de fluencia bien definida. Por ello, una práctica difundida es utilizar el método de desviación para definir el esfuerzo de fluencia.

16 Materiales 3.1 Ensayos_de Materiales dúctiles El método de la desviación consiste en tomar una deformación unitaria igual a 0.002 (0.2%) y trazar una línea paralela a la recta elástica. La intersección de la línea con la curva σ ε define el esfuerzo de fluencia σ YS.

17 Materiales 3.1 Ensayos_de Materiales Son aquellos materiales que exhiben poca o ninguna fluencia antes de su rotura. En ingeniería se consideran materiales al: Hierro fundido laminar (hierro gris) Concreto.

18 Materiales 3.1 Ensayos_de Materiales Hierro fundido laminar (hierro gris) Concreto

19 Materiales 3.1 Ensayos_de Materiales L o L f A o A f ε = L f L o L o 100% Estric. = A o A f A o 100%

20 Ley de 3.1 Ensayos_de La mayoría de materiales en ingeniería exhiben una relación lineal entre el σ y la ε dentro de una zona elástica hasta el límite proporcional σ pl. Esta proporcionalidad fue descubierta por Robert (1676). σ pl α ε pl tan α = σ ε E = σ ε

21 Ley de 3.1 Ensayos_de E = σ ε E: Constante de proporcionalidad, módulo de elasticidad, módulo de Young. Los aceros según su contenido de carbono y elementos aleantes tienen diferentes comportamientos y propiedades mecánicas, sin embargo poseen el mismo módulo de elasticidad, E = 210 GPa

22 Ley de 3.1 Ensayos_de Acero estructural ASTM A36 E = 210 GPa σ pl 250MPa ε pl =? E = σ pl ε pl ε pl = σ pl E = 250MPa 210GPa ε = L f L o L o si L o = 1000mm = 0.12 x10 2 mm mm L f = 1 + ε L o = 1.0012 1000 = 1001.2mm

23 3.1 Ensayos_de Ley de Deformación permanente Si el material es cargado dentro de la región plástica y luego se descarga, la deformación elástica se recupera, sin embargo la deformación plástica es permanente.

24 3.1 Ensayos_de Ley de Tenacidad La tenacidad es el área bajo la curva σ ε. En ingeniería es importante que un diseño busque con una buena combinación de buena resistencia y ductilidad aceptable

25 Problema 01 Ref. Hibbeler R. Mecánica de Materiales Determinar E, σ YS σ 0.2%, σ pl, σ f, σ u

26 Problema 02 Ref. Hibbeler R. Mecánica de Materiales Determinar la deformación unitaria permanente.

27 3.1 Ensayos_de Un cuerpo cuando es sometido a una carga axial no solo tienen cambios de longitud en la dirección axial. Si la carga es de, se contrae lateralmente. Si la carga es de compresión, crece lateralmente. No deformado Deformado No deformado Deformado

28 3.1 Ensayos_de determino que dentro de la zona elástica, las deformaciones son proporcionales. ν = ε lat ε long ε long = δ ε L lat = δ` r No deformado Deformado No deformado Deformado

29 3.1 Ensayos_de ν = ε lat ε long El signo negativo se debe a que una deformación unitaria positivas en la dirección longitudinal, ocasiona una con lateral (deformación unitaria negativa). El valor del coeficiente se encuentra entre 0.25 y 0.33 No deformado Deformado No deformado Deformado

30 Problema 03 Ref. Hibbeler R. Mecánica de Materiales Determinar el cambio de longitud y de las dimensiones de la sección transversal, si la barra posee un módulo de elasticidad igual a 200GPa y un coeficiente de igual a 0.3.

31 Esfuerzo cortante Deformación 3.1 Ensayos_de Un elemento sometido a corte puro requiere de esfuerzos cortantes en sus 4 caras para mantener el equilibrio (a). Estos esfuerzos cortantes producen la distorsión del elemento (b). Diag. Esf. cortante Deformac.

32 Esfuerzo cortante Deformación 3.1 Ensayos_de Al igual que en la prueba de, un material sometido a corte posee un diagrama esfuerzo-deformación, en el cual se exhibe un comportamiento elástico lineal hasta alcanzar un límite proporcional τ pl. Además, el diagrama posee un esfuerzo último τ u y un esfuerzo de fractura τ f. Diag. Esf. cortante Deformac.

33 Esfuerzo cortante Deformación 3.1 Ensayos_de Diag. Esf. cortante Deformac. La ley de para el corte en la región donde se exhibe el comportamiento elástico lineal, se describe como: G = τ γ G: Módulo de elasticidad por corte, módulo de rigidez. El módulo de rigidez G posee las mismas unidades que el módulo de elasticidad E, ya que la deformación unitaria cortante se expresa en radianes.

34 Esfuerzo cortante Deformación 3.1 Ensayos_de En capítulos posteriores se demostrará que las tres constantes E, G y ν están relacionadas G = E 2(1 + ν) Diag. Esf. cortante Deformac.

35 Problema 04 Ref. Hibbeler R. Mecánica de Materiales A partir del diagrama esfuerzo cortante-deformación, determinar el módulo de rigidez y la distancia d máxima de un elemento volumétrico (bloque) que se desplazaría horizontalmente si el material se comporta elásticamente cuando actúa una fuerza V. Además, determinar el valor de V que produce dicho desplazamiento.

36 Problema 05 Ref. Hibbeler R. Mecánica de Materiales La carga de 165 kn alarga elásticamente la longitud calibrada en 1.20 mm. Determinar el módulo de elasticidad y la con del diámetro de la probeta, si la probeta posee un diámetro en la zona reducida igual a 25 mm, la longitud calibrada igual a 250 mm y el módulo de rigidez igual a 26GPa.