ENSAYO DE COMPRESION

1. INTRODUCCION La resistencia de un material depende de sus capacidad para soportar una carga sin

deformacin excesiva o falla. Esta propiedad es inherente al material mismos y debe

determinarse por experimentacin. En consecuencia, se han desarrollado varios tipos

de pruebas para evaluar la resistencia del material bajo cargas estticas, cclicas, de

duracin prolongada o producidas por impulsos.

Uno de los ensayos mecnicos tensin-deformacin ms comn es el realizado a

traccin. El ensayo de traccin puede ser utilizado para determinar varias propiedades

de los materiales. Normalmente se deforma una probeta hasta rotura, con una carga de

traccin que aumenta gradualmente y que es aplicada niaxialmente a lo largo del eje

de la probeta.

Durante la prueba, y a intervalos frecuentes, se registran los datos de la carga aplicada

P.

A partir de los datos de un ensayo de tensin o compresin es posible calcular varios

valores de esfuerzo y la correspondiente deformacin unitaria y luego graficar los

resultados. La curva resultante se llama diagrama Esfuerzo Vs Deformacin unitaria.

2. OBJETIVOS:

Estudiar el comportamiento de los materiales metlicos (en este caso del aluminio)

sometidos a cargas de compresin, para determinar las propiedades mecnicas, y

conocer los factores que influyen en los resultados del ensayo, los tipos de fallas,

familiarizndonos con los lineamientos de la norma ASTM E_9 (Ensayo de compresin a

materiales metlicos).

Tambin es la de determinar aspectos importantes de la resistencia del material, que

pueden servir para el control de calidad, las especificaciones de los materiales y el

clculo de piezas sometidas a esfuerzos.

Observar y reconocer la ductibilidad.

3. ASPECTOS TEORICO:

Acortamiento (Dh):

Como el material es sometido a cargas de compresin sufre deformacin de

acortamiento.

Las probetas son por lo general ciclindricas de caras planas, en consecuencia el

acortamiento es la variacin de altura.

Dh = hf hi

Donde ho es la longitud calibrada, y hf la longitud final del ensayo.

Esfuerzo Normal ():

El esfuerzo es perpendicular al rea, por ello se denomina esfuerzo normal, el esfuerzo

se mide como la intensidad de fuerza por unidad de rea. En la figura muestra el corte

transversal nn de una probeta si la fuerza axial acta en el eje central del rea (A) los

esfuerzos estn distribuidos uniformemente. Cuando se comprime un material tiende a

ampliarse.

La siguiente ecuacin es empleada para emplear la magnitud de los esfuerzos:

= P = P .

A .D2/4

Deformacin unitaria ():

De la misma manera que se determina el ensayo de traccin, la deformacin unitaria se

determina directamente dividiendo el cambio de altura (acortamiento) entre la altura

original calibrada (ho). Si se supone que la deformacin unitaria es constante en la

regin calibrada (ho constante) , se define la deformacin unitaria nominal como:

= Dh = (ho-hf)

ho ho

4. DIAGRAMA DE COMPRESION. Los diagramas esfuerzo-deformacin unitaria para compresin y traccin , tienen con

frecuencia, formas similares, pero los esfuerzos ltimos en compresin son mucho

mayores que los de traccin.

5. TIPOS DE FALLAS La colocacin de la probeta en la mquina universal es una operacin muy delicada, pues

cualquier descentramiento hacen que se desarrollen esfuerzos excntricos adicionales.

El estado de las superficies de apoyo de la probeta y de los platos influyen en la forma

que adoptan la probeta al deformarse. Si entre ambas superficies existe mucho

rozamiento este impide que ah el metal deslice y la deformacin adopta la forma de

un tonel. Pero si entre las superficies no existe rozamiento por estar muy lisas ah se

desarrolla la mxima tendencia al deslizamiento y la deformacin tiene lugar en forma

de diabolo.

Las probetas puden fracturarse de la siguiente forma:

a) En materiales plsticos y ductiles como el A36, el cobre, el bronce, etc adquieren la

forma de barril siempre y cuando la probeta no se doble o pandee.

b) En los materiales frgiles, tales como la fundicin, acero templado, piedras,

hormign, materiales con ductibilidad relativamente baja y piezas endurecidas se

produce por deslizamiento de superficies, con una inclinacin de 45 con relacin a

la direccin de la carga. Los materiales quebradizos (frgiles) se fracturan a lo largo

de un plano diagonal o con una fractura en forma de cono(probetas cilndricas) o

pirmide (probetas cuadradas) denominada fractura en forma de reloj de arena. El

hierro fundido falla a lo largo de un plano inclinado y el concreto se fractura en forma

de cono la denominada fractura por corte.

c) En los materiales fibrosos, como madera, presenta un comportamiento peculiar ya

que es un material anistropo, para cargas normales al grano, la carga que causa el

colapso laterial de las fibras es la carga significativa. Para cargas paralelas a las fibras

no solo es importante la resistencia elstica, sino la resistencia a la rotura, la falla en

este tipo de material se produce por plegamiento si la direccin del esfuerzo es

paralela a la de la fibra.

6. TIPOS DE PROBETAS.

Son generalmente barras de seccin regular y constante, casi siempre regulares.

Sus extremidades son de mayor seccin, para facilitar la fijacin de la probeta a la

mquina de compresin.

Para que los resultados sean comparables, las probetas deben ser geomtricamente

semejantes, as bajo mismas cargas, obtendremos deformaciones proporcionales.

Es el material a ensayar, podemos tener del tipo:

Industriales.- Se utiliza sin mecanizar tal como se entrega para su utilizacin.

Normalizadas.- Son mecanizadas de acuerdo a una norma, especfica como: SAE, DIN

IRAM, ASTM.

Proporcionales.- Se fabrican en proporcin por razones dimensionales, o del equipo de

compresin.

7. MATERIALES UTILIZADOS EN LA EXPERIENCIA

MAQUINA Universal de pruebas mecanicas, TQ SM100, maxima capacidad de 10

toneladas, maxima distancia entre platos 220mm. , prensa hidraulica TQ

SM100K de presion maxima 720kgf7cmxcm

Reloj de carga digital de 13 toneladas de lectura maxima

Vernier marca MITUTOYO, sensibilidad de 0.05mm y 1/128pulg

Una regla mecanica de 80cm marca STAINLESS, SENSIBILIDAD 1MM, 1/16 pulg

Extensometro mecanico TQ SM 100D MK2, de sensibilidad de 0.001MM

PROBETAS de Aluminio, de seccion circular tal como se muestra en la figura ,

donde .

A: es la longitud calibrada.

Las probetas utilizadas tienen formas y dimensiones estandarizadas por l a astm,

din, icontec, segn el material a ensayar. en el ensayo de traccin un espcimen

(probeta) se somete a una fuerza de traccin uniaxial la cual se incrementa

continuamente, mientras se realiza observacin simultanea de la elongacin de

la probeta.

8.- PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL El ensayo consiste en deformar una probeta por compresin y registrar dicha

deformacin frente a la compresin aplicada. Se realiza con la Mquina Universal del

laboratorio con velocidad regulable y tomando un registro de datos.

La probeta se coloca dentro del plato, de manera que se adapten bien y tenga el efecto

de un accionamiento neumtico, hidrulico o manual.

El ensayo dura varios minutos y es destructivo, o sea, la probeta del ensayo es

deformada permanentemente y a menudo rota. La velocidad de estiramiento ser

siguiendo la norma ASTM.

En nuestro ensayo se procedi de la sgte. manera:

1) Se tom las medidas de nuestra probeta de aluminio con un vernier.

i=12.7 mm f=12.8 mm

Lo = 104.9 mm Lf=35.35 mm

2) Se coloc en los platos de la mquina universal.

3) Luego se instala el dinammetro para poder anotar la carga que se aplicar, antes

de iniciarse se grada en cero.

4) Luego se coloca al costado de la probeta el reloj comparador para poder tomar las

medidas del estiramiento.

5) Luego se aplica la carga y vamos anotando secuencialmente en cada intervalo de

carga vs estiramiento de la probeta por el cual obtuvimos el siguiente resultado:

DATOS GEOMETRICOS

MATERIAL L0 Lf D0 df %L/L0 %A/A0

ALUMINIO 104.9 mm 12.7 mm 12.8 mm

9.- CALCULOS Y GRAFICA:

10. CONCLUSIONES:

Las curvas esfuerzo y deformacin unitaria, para materiales en compresin difieren de

las de las curvas de traccin. Los metales dctiles como acero, aluminio y cobre, tienen

lmites de proporcionalidad en compresin muy cercanos a los de traccin, y las regiones

iniciales de sus diagramas esfuerzo-deformacin unitaria a traccin y en compresin son

mas o menos iguales. Sin embargo despus de que comienza la fluencia el

comportamiento es muy distinto.

Los ensayos nos permiten obtener valores de forma experimental los cuales influyen

directamente en la calidad y costo de las estructuras que necesitemos realizar.

Los ensayos tambin nos ayudan a identificar y verificar la calidad del tipo de material

que nos venden es real.

11. RECOMENDACIONES:

Se debe dar un mantenimiento y/o compara unas nuevas a las mquinas de ensayos ya

que por el tiempo de uso estn muy desgastadas y esto incluye en los resultados de

nuestros ensayos.

12. BIBLIOGRAFIA

Mecnica de materiales R-C Hibbeler 7 ma. Ed

Mecnica de materiales James M. Gere 7ma Ed.

http://www.youtube.com/watch?v=qr2_jPz2Ufc

http://es.wikipedia.org/wiki/Ensayo_de_tracci%C3%B3n

Separata de Ensayo de compresin entregado por el Profesor del Curso.