practica 05

Comportamiento Mecnico de los Materiales Antonio Miguel Posadas Chinchilla Ingeniera de Materiales Departamento de Fsica Aplicada

Facultad de Ciencias Experimentales Universidad de Almera

PRCTICA 5

MEDIDAS DE TENSIN Y DEFLEXIN MEDIANTE GALGAS EXTENSIOMTRICAS

INTRODUCCIN Uno de los dispositivos ms utilizados para la determinacin de deformaciones es el deformmetro de resistencia tambin conocido como galga extensiomtrica. La propiedad utilizada para medir deformaciones es la resistencia elctrica de un cable puesto que es sabido que existe dependencia entre el valor de la resistencia R y la deformacin axial de un cable . La deformacin en la direccin del cable puede medirse directamente una vez que se ha calibrado. Para medir deformaciones cortantes se utiliza un dispositivo ingenioso basado en la superposicin de varios deformmetros conocido como roseta de deformacin y que ya ha sido estudiada en clase de teora; una variante de esta roseta es la que utilizar en esta prctica.

Detalle de una galga extensiomtrica

Conexin de dos galgas extensiomtricos perpendiculares entre si al puente de Wheatstone

La experiencia introduce completamente en la tcnica de calibre extensiomtrico. Todos los objetos de ensayo estn equipados con extensimetros listos y conectados en puente completo. La conexin elctrica se lleva a cabo con conectores de 5 polos con cierre de bayoneta. El amplificador de medicin est listo para conectarse a la red y tiene una indicacin digital grande y bien legible.

El objetivo de la prctica es comprobar la ley de Hooke tanto en un experimento de traccin de un material como en el de la deflexin de una barra cargada en su extremo.

1



FUNDAMENTO TERICO El cambio de resistencia en un material sometido a una deformacin es consecuencia de la combinacin de dos factores: por un lado, el rea transversal a la conduccin elctrica vara y, por otro, el propio cambio de la resistividad del material. En general, la deformacin produce un incremento en el valor de la resistencia. Para conseguir la mxima modificacin en el valor de la resistencia con la mnima deformacin, la galga extensiomtrica tiene la forma tpica de parrilla. La razn de cambio en la resistencia debido a la deformacin se denomina parmetro k y viene dado por:

0RRk

= EL valor de k en esta prctica es 2.05. Para detectar cambios extremadamente pequeos en la resistencia elctrica se forma un puente de Wheatstone con una o ms galgas extensiomtricos dependiendo del experimento a llevar a cabo. Este puente se alimenta con una fuente de alimentacin de corriente continua y las diferencias de tensin son amplificadas en los amplificadores operacionales oportunos y luego presentadas a lectura. En la figura se dan los resultados de la deformacin despejados a partir de la definicin de parmetro k para las distintas configuraciones de puente de Wheatstone que van a usarse. El parmetro es el coeficiente de Poisson (Anexo I).

Tensin Deflexin de una barra

E

A

UU

k1

)1(2 +=

E

A

UU

k1=

2



Experimento 1: traccin de un material. A partir de la expresin de la deformacin, combinndola con la Ley de Hooke:

= E puede obtenerse una relacin adecuada entre esfuerzos y deformaciones que permita comprobar la proporcionalidad entre ambas magnitudes y deducir el mdulo de Young E (Anexo I). Experimento 2: deflexin de una barra En el caso de la deflexin de una barra se tiene que:

SM b=

donde Mb es el momento aplicado en el extremo sujeto de la barra y S el mdulo de la seccin rectangular; estas dos magnitudes viene dadas por:

6

2bhSLFM b == donde L es la longitud de la barra, b su anchura y h su espesor.

A partir de estas expresiones y la de puede obtenerse una frmula adecuada experimentalmente para comprobar la Ley de Hooke. MATERIAL Y MTODOS Dispondr del sistema de entrenamiento para medida de deformaciones, el amplificador digital con un puente de Wheatstone interno, distintas barras y materiales (acero, aluminio, cobre, latn) con las galgas extensiomtricas ya colocadas, portapesas y pesas.

3



Experimento 1: traccin de un material Los pasos experimentales que debe seguir son: 1.- Fije la barra de tensin del acero cromado; est en el interior de un recipiente con gancho que incorpora ya las galgas correspondientes. 2.- Conecte la fuente de alimentacin en el conector correspondiente y encindala. 3.- Use el ajustador de la fuente para llevar a cero la pantalla. 4.- Cargue la barra con pesos crecientes (utilice el conjunto de pesas grande) y anote el valor del cociente de potenciales que proporciona la fuente. Con estos datos construya una tabla de valores de esfuerzos frente a la razn de tensiones UA/UE. 5.- Utilice las expresiones anteriores y el mtodo de mnimos cuadrados para determinar el valor de la constante k. El valor de E puede tomarlo del anexo de esta prctica. 6.- Una vez conocido k puede utilizar la misma tcnica para determinar el mdulo de Young del resto de las barras. 7.- Presente todas las medidas con sus errores y los resultados con sus debidos mrgenes de error.

Montaje experimental Detalle de las pesas El material con sus galgas en el interior del recipiente con gancho

Experimento 2: deflexin de una barra Los pasos experimentales que debe seguir son: 1.- Con ayuda de la cinta mtrica y el nonius determine las dimensiones L, b y h de la barra. 2.- Fije una de las barras para flexin. Compruebe que la distancia hasta el enganche donde colgar el portapesas es aproximadamente 200-250 mm. 3.- Conecte la fuente de alimentacin en el conector correspondiente y encindala. 4.- Use el ajustador de la fuente para llevar a cero la pantalla.

4



5

5.- Cargue la barra con pesos crecientes (utilice el conjunto de pesas pequeo) y anote el valor del cociente de potenciales que proporciona la fuente. Con estos datos construya una tabla de valores de esfuerzos frente a la razn de tensiones UA/UE. 6.- A partir de esta tabla de valores represente grficamente los datos y compruebe as la ley de Hooke. 7.- Presente todas las medidas con sus errores y los resultados con sus debidos mrgenes de error.

Montaje del segundo experimento.

ANEXO I: COEFICIENTES DE POISSON

Material E (N/mm2) Steel 210000 0.28

Steel CrNi 18.8 191000 0.305 Copper 123000 0.33 Brass 88000 0.33

Aluminium 69000 0.33

practica 05

Documents