laboratorio de compresion ingenieria de materiales
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ESCUELA COLOMBIANA DE INGENIERÍA JULIO GARAVITO
LABORATORIO DE MATERIALES
PROFESOR NORBERTO CHACON
FECHA DE ENTREGA 17 DE FEBRERO DEL 2016
NAREM STEPHEN MENDIVELSO BEJARANO– 2107589
LUIS CARLOS MONROY LAVERDE – 2106018
COMPRESIÓN
1. INTRODUCCIÓN
La práctica de compresión se realiza con unas probetas de materiales conocidos, a los cuales se les aplican una carga estática en su eje longitudinal lo cual provoca un acortamiento y en debido caso hasta una ruptura o hasta que se pare el experimento, se toman las dimensiones, para así poder hacer la práctica, y desarrollar el informe.
Este es un ensayo muy importante para un ingeniero mecánico porque así se puede saber cuánta carga le puedo aplicar a determinados materiales para que no se deforme.
MARCO TEORICO
La fuerza que se le aplica a un material, hace que este se deforme hasta un cierto grado, lo que nos muestra su ductilidad y sus propiedades estructurales.
Figura 0 grafica de la compresión
Los materiales cerámicos no tienen elongación lo cual quiere decir que estos materiales se rompen sin deformarse, en tanto los materiales dúctiles tienden a deformarse hasta el punto donde se quiebran o la fuerza aplicada tiene que ser suspendida, siendo así donde se comparan la clase de materiales que existen en la naturaleza y encontrar su utilidad en la industria.
La probeta que se utiliza para la práctica tiene que tener unas dimensiones especificadas, puesto que el tamaño y la forma de la ella cambian extremadamente los datos del experimento; ya que en este laboratorio se compara diferentes materiales.
FORMULAS A USAR:
Tensión proporcional al límite:
[ecua. 1]
Donde Pf corresponde al límite de aplastamiento es equivalente al de fluencia de la tracción
So: área inicial de la probeta
Ensanchamiento transversal:
[ecua. 2]
Donde
Sf: área final
Si: Área inicial de la probeta
ESFUERZO:
[ecua. 3]
Dónde:
F es la fuerza
Ao el área inicial
DEFORMACIÓN:
Donde
Δl es la longitud final menos la longitud inicial de la probeta lo es la longitud inicial de la probeta
OBJETIVO:
Entender y conocer como es el comportamiento de estas probetas con respecto a la deformación y a la cantidad de esfuerzo estático que se les aplica en su eje longitudinal.
Entender las diferencias entre el ensayo de tensión y el ensayo de compresión.
Conocer los resultados experimentales y teóricos del porcentaje de ensanchamiento, acortamiento, módulo de elasticidad, esfuerzo de cedencia y de compresión.
2. MATERIALES Y MÉTODOS
PROBETAS
Materiales conocidos dos de aluminio y una de un polímero a los cuales les aplicamos una fuerza longitudinal a su eje.
Figura. 1 probetas
CALIBRADOR
Este es un instrumento de medida con el cual le sacamos las dimensiones a las probetas
Figura. 2 calibrador
PRENSA HIDRÁULICA
Con este instrumento le aplicamos la fuerza estática a la a la probeta.
Figura. 5 prensa hidráulica
SUPLEMENTOS PARA PONER LA PROBETA
Con estos suplementos lo que se logra es que esta reciba la carga sobre su eje longitudinal
Figura. 5 suplementos para las probetas
PROCEDIMIENTO COMPRESION
Escoger la probeta a la cual se le va a hacer la prueba
Repetir el procedimiento con todas las probetas
Poner la probeta en posición para empezar la paráctica
Tomar con el calibrador las correspondientes medidas
Ajustar el indicador de presión y el calibrador pie de rey. Los dos deben estar en cero.
Accionar el gato hidráulico hasta que este mismo no pueda comprimir más la pieza
PROCEDIMIENTO
3. RESULTADOS Y ANÁLISIS
3.1 Datos Obtenidos (compresión)
Probeta (#1) Aluminio
Probeta (#2) Aluminio
Probeta (#3) Polímero
Aluminio 1 Longitud (mm) Diámetro(mm)Medidas iniciales 21.08 15.81Medidas finales 13.84 29.09
kilo páscales (mm)112 0.2279 0.4314 0.6295 0.8280 1269 1.2258 1.4245 1.6235 1.8232 2231 2.2234 2.4235 2.6
239 2.8242 3244 3.2246 3.4256 3.6258 3.8259 4259 4.2265 4.4266 4.6269 4.8274 5280 5.2
289 5.4319 5.6317 5.8317 6326 6.2325 6.4326 6.6327 6.8336 7351 7.2337 7.4339 7.6331 7.8327 8
Aluminio 2 Longitud (mm) Diámetro(mm)Medidas iniciales 21.08 15.81Medidas finales 13.35 20.25
251 2.8252 3255 3.2261 3.4266 3.6265 3.8271 4276 4.2278 4.4280 4.6290 4.8296 5295 5.2
294 5.4305 5.6300 5.8313 6312 6.2311 6.4309 6.6315 6.8308 7308 7.2316 7.4312 7.6304 7.8307 8
Kilo páscales (mm)125 0.2325 0.4352 0.6329 0.8312 1295 1.2280 1.4270 1.6266 1.8261 2253 2.2249 2.4251 2.6
Polímero Longitud (mm) Diámetro(mm)Medidas iniciales 24.56 18.46Medidas finales 19.65 21.03
FUERZA
En la tabla anterior está la presión ejercida por el gato, ahora vamos a pasar esto a la fuerza del sobre la probeta para luego poder hacer lo cálculos, la formula con la cual hacemos esto es la siguiente:
F=MEGA PASCALES*EL AREA DEL EMBOLO DEL GATO
Probeta (#1) Aluminio
kilo pascales (mm)51 0.2
116 0.4157 0.6181 0.8245 1223 1.2222 1.4228 1.6222 1.8222 2215 2.2218 2.4226 2.6
233 2.8227 3224 3.2226 3.4220 3.6227 3.8223 4233 4.2232 4.4233 4.6236 4.8235 5229 5.2
240 5.4236 5.6241 5.8230 6226 6.2235 6.4238 6.6235 6.8239 7237 7.2248 7.4249 7.6252 7.8242 8
Área del embolo del gato mm²2533.875
Probeta (#2) Aluminio
Probeta (#3) Polímero
Fuerza(kilo pascales*mm²)283794
706951.125795636.75
747493.125709485
681612.375653739.75
620799.375595460.625
587859585325.125
592926.75
709485732289.875808306.125803238.375803238.375
826043.25823509.375
826043.25828577.125
851382889390.125853915.875858983.625838712.625828577.125
595460.625605596.125
613197.75618265.5
623333.25648672
653739.75656273.625656273.625671476.875
674010.75681612.375
694281.75
Fuerza(kilo pascales*mm²)316734.375823509.375
891924833644.875
790569747493.125
709485684146.25674010.75
661341.375641070.375630934.875636002.625
636002.625638536.5
646138.125661341.375
674010.75671476.875686680.125
699349.5704417.25
709485734823.75
750027747493.125
744959.25
772831.875760162.5
793102.875790569
788035.125782967.375798170.625
780433.5780433.5800704.5
790569770298
777899.625
Cálculos de la probeta #1 Aluminio:Área de la probeta(2r²π +2π rh)(mm²)
Área inicial 1959.610515Área final 1992.931975
Ensanchamiento=1.70041239%
Acortamiento =34.34535104 %
Esfuerzo de cedencia(kilo pascales/mm²)=422.8274541
Esfuerzo de comprensión (kilo pascales/mm²)=422.8274541
γ= Af−AiAi x 100
δ=hi−hfhi
x100
τγ=PyAi
τu=PmaxAi
590392,875575189,625
567588572655,75
557452,5575189,625565054,125590392,875
587859590392,875
597994,5595460,625580257,375
608130
Fuerza(kilo pascales*mm²)129227,625
293929,5397818,375458631,375620799,375565054,125
562520,25577723,5
562520,25562520,25
544783,125552384,75572655,75
597994,5610663,875
582791,25572655,75
595460,625603062,25
595460,625605596,125600528,375
628401630934,875
638536,5613197,75
0 1 2 3 4 5 6 7 8 90
200000
400000
600000
800000
1000000
Fuerza(kilopascales*mm²) vs Deformación (mm)
Pendiente: El módulo de elasticidad se obtiene Mediante la Pendiente de la gráfica, en su parte más empinada es =2115785(kilo pascales)
Cálculos de la probeta #2 Aluminio:
Ensanchamiento= 3.735034075%
Acortamiento = 36.66982922%
Esfuerzo de cedencia(kilo pascales/mm²)= 540.3417373
Esfuerzo de comprensión (kilo pascales/mm²)=540.3417373
γ= Af−AiAi x 100
δ=hi−hfhi
x100
τγ=PyAi
τu=PmaxAi
Aluminio 2 Longitud (mm) Diámetro(mm)Medidas iniciales 21.08 15.81Medidas finales 13.35 20.25
0 1 2 3 4 5 6 7 8 90
200000
400000
600000
800000
1000000
Fuerza(kilopascales*mm²) vs Deformación (mm)
Pendiente: El módulo de elasticidad se obtiene Mediante la Pendiente de la gráfica, en su parte más empinada es=2533875(kilo pascales)
Cálculos de la probeta #3 Polímero:Polímero Longitud (mm) Diámetro(mm)Medidas iniciales 24.56 18.46Medidas finales 19.65 21.03
Ensanchamiento= 1.70041239%
Acortamiento = 19.99185668%
Esfuerzo de cedencia(kilo pascales/mm²)= 312.918177
Esfuerzo de comprensión (kilo pascales/mm²)= 312.918177
γ= Af−AiAi x 100
δ=hi−hfhi
x100
τγ=PyAi
τu=Pm axAi
0 1 2 3 4 5 6 7 8 90
100000200000300000400000500000600000700000
Fuerza(kilopascales*mm²) vs Deformación (mm)
Pendiente: El módulo de elasticidad se obtiene Mediante la Pendiente de la gráfica, en su parte más empinada es= 573923 (kilo pascales)
Análisis de resultadosEn el laboratorio se puede analizar la propiedad de compresión de un material, que se somete a fuerza estática ejercida por un gato hidráulico, el cual comprime la probeta cambiando su estructura física y con ello se puede calcular el ensanchamiento, acortamiento, esfuerzo de cedencia, esfuerzo de comprensión y el módulo de elasticidad.
La gráfica y algunos cálculos no nos dan exactos, ya que los instrumentos de medición utilizados en la práctica no son precisos, también por errores dados en la toma de datos.
No se hizo conversión de unidades en este laboratorio, ya que si se transformaba alguna medida a metros o pascales, los resultados numéricos nos darían muy pequeños.
El ensanchamiento y acortamiento de las probetas de aluminio es mucho menor que el de la probeta polimérica, ya que los polímeros tienden a ser más dúctiles que los metales.
El resultado del esfuerzo de cedencia y del esfuerzo de compresión es el mismo; dado que nuestra máxima carga va ser igual a nuestra presión máxima.( nosotros solo aplicamos una sola carga a nuestra probeta)
Conclusiones EL acortamiento de las probetas es mucho mayor que su
ensanchamiento Según la gráfica de fuerza vs deformación; el material después de
haber pasado su punto de deformación elástica, con una misma o parecida fuerza va tener una deformación constante.
La fuerza aplicada a la probeta del polímero es menor que al de las probetas de aluminio, ya que este tiene más ductilidad.
Las dimensiones de una probeta, así sean de un mismo material, cambian o hacen variar mucho los resultados de los cálculos; ya que esta va poner más resistencia al ser comprimida.
5. BIBLIOGRAFÍA
Autor desconocido. COMPRESIÓN. Disponible en:http://www.oni.escuelas.edu.ar/olimpi2000/santa-fe-sur/ensayodemateriales/Ensayos/Compres.htm
Sánchez Carrillo. Ensayos de compresión. Disponible en:http://sanchez-carrillo.blogspot.com.co/p/ensayos-de-compresion.html , http://www.escuelaing.edu.co/uploads/laboratorios/9026_tension.pdf , http://www.maquinariacatalogo.com/productos-calibradores-analogos.html
Wikipedia. Esfuerzo de compresión. Disponible en: https://es.wikipedia.org/wiki/Esfuerzo_de_compresi%C3%B3n