practica 4 flexion
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Laboratorio de ciencia de materiales. Ensayos de flexiónTRANSCRIPT
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Escuela Politcnica Nacional
Facultad de Ingeniera Mecnica
Laboratorio de Anlisis de Esfuerzos y Vibraciones
Laboratorio de Mecnica de Materiales II
1. Practica 4
Ensayo de flexin en probetas de perfiles de acero de seccin transversal C
2. Grupo N 11
Integrantes:
Marco Alonso Martinez Ordoez
Esteban Andrs Obando Martnez
3. Objetivos
Determinar el mdulo de elasticidad (E) de los perfiles ensayados.
Observar el comportamiento de los elementos sometidos a flexin
asimtrica.
Observar el efecto de torsin en los perfiles ensayados.
4. Resumen
La prctica que se realizar servir para utilizar la teora de flexin en elementos
simtricos para determinar el mdulo de elasticidad de dos perfiles de acero, esto
se lograr con la ayuda de la mquina universal de ensayos en la misma que se
colocar el perfil en C de acero, esta viga se ensayar y se tomar las medidas
pertinentes dentro de un cierto rango. Se trabajar con los datos para determinar
su mdulo (E) y analizar cmo se comporta, para ello se realizarn los clculos
que se muestran a continuacin.
5. Abstract
In the present practice we are going to use the flexion theory for symmetrical
elements, specifically we are going to determinate the Young modulus for a couple
of steel profiles, with the help of the universal testing machine we are going to
perform a test over the steel profiles, with the gathered data we are able to
calculate all the requested results, the calculations and final data is showed next.
6. Revisin Terica
Flexin
Un ejemplo tpico de flexin es el deportista que carga una barra con pesas sobre
su cabeza. La barra est compuesta por pesos iguales, igualmente distanciados,
este caso en particular se denomina flexin pura, la misma que tiene aplicaciones
interesantes dentro del estudio de la mecnica, para citar un ejemplo; la flexin
pura es indispensable en el estudio de vigas.
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Fig. 01. Elemento en flexin pura [Beer, 2012]
Momento flector
El momento flector es una consecuencia de la flexin, ya que dicho momento se
define como el momento de una fuerza resultante de una distribucin de
tensiones sobre la seccin transversal de un elemento mecnico flexionado que
es perpendicular al eje en el cual se produce la flexin.
Fig. 02. Momento flector [www.construmatica.com]
7. Materiales y Equipos
7.1. Materiales
Viga de acero de seccin C.
7.2. Equipos
Maquina universal de ensayos
Calibrador
Equipo para flexin
Deformmetro
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8. Procedimiento
1. Limpiar al superficie de la probeta
2. Medir las dimensiones.
3. Colocar la varilla en el equipo para flexin.
4. Colocar el conjunto en la maquina universal de ensayos.
5. Colocar el plato de compresin en el cabezal fijo de la mquina.
6. Encender y encerar la carga en la mquina universal de ensayos.
7. Iniciar el ensayo.
8. Tomar lecturas de deformacin cada 100 hasta 500 lbf.
9. Observar las diferencias de deformacin de los perfiles.
9. Datos Obtenidos
La velocidad de carga es: 0.01mm/s
Tabla 1. Datos obtenidos del Tubo cuadrado de 100X100
Tubo 1
F [lbf] D[mm]
0 0
100.74 0.08
203.03 0.2476
303.37 0.2042
411 0.2171
496 0.2818
Tabla 2. Datos obtenidos del Tubo cuadrado de 50X50
Tubo 2
F [lbf] D[mm]
0 0
100.98 0.1485
201.58 0.2577
301.07 0.339
399.15 0.4198
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Fig. 03. Clculo del momento de inercia usando SAP 2000
Fig.03. Clculo del momento de inercia usando SAP 2000
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10. Clculos
Fig. 04. DCL, Diagrama cortante y Diagrama de momento del tubo 1
Fig. 05. DCL, Diagrama cortante y Diagrama de momento del tubo 2
El mdulo de elasticidad se obtendr usando la siguiente expresin, en el cual sacaremos la
pendiente en un grfico la cual ser equivalente al mdulo de elasticidad.
3
48 = (10.1)
Siendo:
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F la carga
L la carga
I Momento de inercia
La deformacin
Fig. 06. Grfico ensayo 1 E=5E+6
Grfico 2 E=3E+6
Anlisis de Resultados
De los resultados obtenidos se puede apreciar que la grfica del tubo 1 no tiene una
tendencia clara, es por ello que el mdulo de Young no es tan confiable, se intent
linealizar pero como se puede observar claramente la linealizacin tiene un factor
de error bastante alto.
y = 5E+06x
0
200000
400000
600000
800000
1000000
1200000
1400000
1600000
1800000
0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3
Tubo 1
y = 3E+06x
0
200000
400000
600000
800000
1000000
1200000
1400000
1600000
0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 0,45
Tubo 2
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11. Preguntas
Afectan las deformaciones por torsin al clculo del mdulo de elasticidad
de la viga?
Si, estos son esfuerzos no deseados que alteran la cantidad total de esfuerzos de la
viga, causando un mayor error al no ser considerados.
Esquema de distribucin de esfuerzos de flexin en la seccin de vigas.
Z
X
Esfuerzos cortantes desarrollados en la seccin de viga.
12. Conclusiones
Marco Martnez
Las vigas se deformaron cantidades no perceptibles por lo que lo cual se
necesit instrumentos de medicin precisos.
El error producido principalmente se debe a la falta de calibracin de las
maquinas
El mdulo de elasticidad obtenido en la segunda viga no difiere mucho del
mdulo terico que se esperaba.
Esteban Obando
Al tener deformaciones tan pequeas de la viga de 100x100 las deformaciones
no son muy perceptibles para los instrumentos lo que podemos apreciar en el
grafico 1.2
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El primer ensayo no se encontr lo que se esperaba, el mdulo tiene un error
bastante alto.
13. Referencias
[1] BEER, J. Mecnica de Materiales
[2] www.construmatica.com