RESISTENCIA DE MATERIALES

TRACCIÓN EN MATERIALES

INTRODUCCIÓN

El ensayo de tracción de un material consiste en someter a una probeta normalizada a un esfuerzo axial de tracción creciente hasta que se produce la rotura de la probeta. Este ensayo mide la resistencia de un material a una fuerza estática o aplicada lentamente. Las velocidades de deformación en un ensayo de tensión suelen ser muy pequeñas (ε = 10^–4 a 10^–2 s^–1).

OBJETIVOS

Los ensayos de tracción son realizados con el fin de conocer ciertas propiedades mecánicas, como la ductilidad, rigidez y resistencia, de varios materiales al ser sometidos a una fuerza de tensión ejercida gradualmente por una prensa.

En un ensayo de tracción pueden determinarse diversas características de los materiales elásticos:

• Módulo de elasticidad o Módulo de Young, que cuantifica la proporcionalidad anterior.
• Coeficiente de Poisson, que cuantifica la razón entre el alargamiento longitudinal y el acortamiento de las longitudes transversales a la dirección de la fuerza.
• Límite de proporcionalidad: valor de la tensión por debajo de la cual el alargamiento es proporcional a la carga aplicada.
• Límite de fluencia o límite elástico aparente: valor de la tensión que soporta la probeta en el momento de producirse el fenómeno de la cedencia o fluencia. Este fenómeno tiene lugar en la zona de transición entre las deformaciones elásticas y plásticas y se caracteriza por un rápido incremento de la deformación sin aumento apreciable de la carga aplicada.
• Límite elástico (límite elástico convencional o práctico): valor de la tensión a la que se produce un alargamiento prefijado de antemano (0,2%, 0,1%, etc.) en función del extensómetro empleado.
• Carga de rotura o resistencia a tracción: carga máxima resistida por la probeta dividida por la sección inicial de la probeta.
• Alargamiento de rotura: incremento de longitud que ha sufrido la probeta. Se mide entre dos puntos cuya posición está normalizada y se expresa en tanto por ciento.
• Estricción: es la reducción de la sección que se produce en la zona de la rotura.

Normalmente, el límite de proporcionalidad no suele determinarse ya que carece de interés para los cálculos. Tampoco se calcula el Módulo de Young, ya que éste es característico del material; así, todos los aceros tienen el mismo módulo de elasticidad aunque sus resistencias puedan ser muy diferentes.

EQUIPOS E INSUMOS

Esta prueba consiste en alargar una probeta de ensayo por fuerza de tensión, ejercida gradualmente,   con el fin de conocer ciertas propiedades mecánicas. 

Sabiendo que los resultados del ensayo para un material dado son aplicables a todo tamaño y formas de muestra, se ha establecido una prueba en la cual se aplica una fuerza de tensión sobre una probeta de forma cilíndrica y tamaño normalizado, que se maneja universalmente entre los ingenieros. Este ensayo se lleva a cabo a temperatura ambiente entre 10ºC y 35º C. 

PRUEBA DE TRACCIÓN

•         DIAGRAMA DE TENSIONES

•         MUESTRA LA RELACIÓN FUNCIONAL ENTRE EL ESFUERZO Y LA ELONGACIÓN 

•         FUNCIONAMIENTO DE LA PRENSA UNIVERSAL

•         SE APLICAN ESFUERZOS CONSTANTES SOBRE LA PROBETA Y SE MIDE SU DEFORMACIÓN 

ENCUELLAMIENTO Y FRACTURA

ENSAYO DE MATERIALES

 DIAGRAMA DE TENSIONES Y DEFORMACIONES

 COMPORTAMIENTO DE LOS DISTINTOS TIPOS DE MATERIALES

DUCTILIDAD

La ductilidad es el grado de deformación que puede soportar un material sin romperse. Se mide por la relación de la longitud original de la probeta entre marcas calibradas antes (Lo) y después del ensayo (LF)

ESFUERZO Y DEFORMACIÓN INGENIERILES

Los resultados de un solo ensayo se aplican a todos los tamaños y secciones transversales de especímenes de un terminado material, siempre que se convierta la fuerza en esfuerzo, y la distancia entre marcas de calibración se convierta a deformación

El esfuerzo ingenieril (N/m^2) y la deformación ingenieril (m/m) se definen con las siguientes ecuaciones:

ESFUERZO Y DEFORMACIÓN REALES

El esfuerzo real a diferencia del esfuerzo ingenieril, tiene en cuenta el área instantánea que se reduce a medida que avanza el ensayo.

La deformación real se determina con la elongación “instantánea” por unidad de longitud del material.

Ejemplo:

PRUEBAS DE TRACCION DE MATERIALES

Posición	Fuerza         f(lb-f)	Longitud L (plg.)	Diámetro d (plg.)	Área	Esfuerzo		Deformación
					Ingenieril	Real	Ingenieril	Real
0	0	1,9685	0,9842	0,7608	0	0	0	0
1	11241	1,9709	0,9836	0,7598	14775,23659	14794,68281	0,0012192	0,00121846
2	22481	1,9733	0,983	0,7589	29549,15878	29623,13875	0,0024384	0,00243544
3	33722	1,9758	0,9824	0,758	44324,39537	44488,12665	0,00370841	0,00370155
4	39342	1,9882	0,9792	0,7531	51711,35647	52240,07436	0,01000762	0,00995788
5	44962	2,0217	0,9711	0,7406	59098,31756	60710,23494	0,02702565	0,02666691
6	50582	2,0827	0,9569	0,7192	66485,27865	70330,92325	0,05801372	0,0563933
7	51931	2,1024	0,9523	0,7122	68258,4122	72916,31564	0,06802134	0,06580772

NOTA: Para realizar el gráfico se debe considerar como coordenadas "Y" Esfuerzo ingenieril y real, para las coordenadas "X" se considera Deformación ingenieril y real

Gráfico: