5/19/2018 Ensayo o Prueba de Traccin

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ENSAYO O PRUEBA DE TRACCIN

El ensayo de traccin simple es my empleado en la ciencia de materiales! "as pro#etas son

sometidas $nicamente a n es%er&o de traccin' de manera (e el las tensiones son ni%ormes en

todo el material! "a principal di%icltad de este tipo de ensayos' especialmente cando se reali&an

so#re materiales %r)*iles' es la s+ecin de la pro#eta en la m)(ina de ensayos!

E+emplo, Patata

Para ello en cada ensayo se emplean pie&as de -./0mm cortadas de na l)mina de pl)stico' y con

n a*+ero de apro/imadamente 1mm de di)metro en n e/tremo' a las (e se pe*a la pro#eta

con pe*amento r)pido! Para ase*rar el alineamiento del e+e de la pro#eta con los a*+eros se

reali&a na operacin de pe*ado so#re el dispositi2o de la 3i*!1! Una 2e& seco el pe*amento' el

material es ensayado tirando de los pl)sticos mediante an&elos' s+etos a la m)(ina mediante

4ilos de acero! El alineamiento de los a*+eros con el e+e central de la pro#eta y la con%i*racin

sim5trica del con+nto *aranti&an (e el material est) sometido $nicamente a tensiones de

traccin!

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3i*! 1! Dispositi2o empleado en la preparacin de las pro#etas de traccin!

En pro#etas de patatas m)s cr+ientes se ensayaron entalladas para poder aplicar la %ormlacin

de la mec)nica de la %ractra' correspondiente a na %isra lateral en na placa rectan*lar

sometida a traccin ni%orme! "a entalla se reali& mediante na sierra circlar empleada en la

mecani&acin las patatas! En el material se emplea na cc4illa de a%eitar para crear na *rieta al

%inal de la entalla! Como el material tiene na estrctra cellar' n de%ecto de espesor in%erior a

1667m' (e es el tama8o t9pico de los poros' se pede considerar na *rieta!

"a anc4ra de las pro#etas es de .mm y el espesor 2ar9a dependiendo del material ori*inal!

Solo los ensayos en los (e la rotra se prod+o le+os de los e/tremos de la pro#eta se consideran

2)lidos!

Tras cada ensayo se procede a medir la sper%icie de %ractra con n microscopio ptico'

o#teniendo el espesor y anc4ra de cada pro#eta' pdiendo as9 calclar la tensin de rotra del

material!

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3i*! :! Ensayo de traccin simple de na patata

El monta+e empleado para la reali&acin de estos ensayos' es e%ica& para la aplicacin de traccin

pra! Sin em#ar*o la pe(e8a ri*ide& del con+nto' el)stico;an&elos;ca#les con la&os' es del

mismo orden (e la de las pro#etas ensayadas! Por lo tanto' de las cr2as 3er&a

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Se 4an calclado los par)metros del modelo a+stando' mediante el m5todo de m9nimos

cadrados' la si*iente e/presin a los pntos e/perimentales,

ln (- ln (1-pf ))=m ln ( ) -mln (o ) @1

Donde P%es laprobabilidad de fallo' la tensin de roturay m y o los parmetros del modelo'

mdulo de Weibully resistencia caractersticarespecti2amente! Esta e/presin @1 es la ecacin

de na recta en los e+es de la 3i*! -!

"a Ta#la 1 resme los 2alores o#tenidos para el modelo de =ei#ll +nto con los 2alores medios

de los espesores y car*as de rotra o#tenidos en los ensayos!

Ta#la 1! Resltados de los ensayos de traccin simple!

Como se o#ser2a en estata#la @Ta#la 1' el 2alor medio de la %er&a necesaria para romper las patatas y el 2alor del

mdlo de =ei#ll son pr)cticamente id5nticos para am#os tipos de patata' mientras (e la

resistencia caracter9stica di%iere sstancialmente! Contrariamente a lo esperado' las patatas mas

cr+ientes tienen na menor resistencia a la traccin' lo (e claramente cestiona la idoneidad de

este tipo de ensayo para medir la te/tra!

Como se indic en el apartado anterior' se 4an reali&ado ensayos de traccin so#re pro#etas

entalladas de las patatas m)s cr+ientes! Considerando la entalla como na *rieta en el material'

estos ensayos nos permiten o#tener el 2alor de s tenacidad! Para ello se 4a empleado la si*iente

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e/presin' correspondiente a na %isra lateral en na placa rectan*lar sometida a traccin

ni%orme 16,

k I

k o=

2b

atg

a

2b

0.752+2.02a

b +0.37 (1-sin

a

2b)3

osa

2b

Donde # es el anc4o de la pro#eta' a la lon*itd de %isra y 6 F @Ga6!.!

El 2alor medio de la tenacidad para las patatas m)s cr+ientes es de 6!1:H6!6>PaJm' o#tenido

de n total de :. ensayos!

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ENSAYO O PRUEBA DE COPRESIN

"a m)(ina ni2ersal de pre#as de precisin @3i*! > es n aparato e/tremadamente

2ers)til para estdiar las propiedades mec)nicas y reol*icas de los materiales a*r9colas!

ediante el so de re*iones de la escala total de celdas de car*a (e peden ser o#tenidas desde

: *m 4asta 166 K*!

El aparato prodce na cr2a de de%ormacin< %er&a ya sea en tensin o compresin a na

determinada tasa de car*a! El re*istrador de *r)%icos es mandado sincrnicamente con respecto a

na car*a de crce! "a tasa de car*a pede 2ariarse desde 6!6. cmLmin! "a e/actitd de la

medicin de la car*a en todas las *amas es me+or al 6!.M! "as cr2as de car*a o de descar*a

peden ser o#tenidas directamente por el sistema de mando de deteccin' arran(e' re2ersa!

3i*! > m)(ina ni2ersal de pre#as!

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Compresin nia/ial

"a pre#a de compresin nia/ial es meramente la opesta a la pre#a de tensin' al menos en la

direccin o sentido del es%er&o aplicado! "os pro#lemas para la preparacin del esp5cimen de

pre#a y complicaciones indcidas por la s+ecin del esp5cimen para la pre#a de tensin y el

4ec4o de (e el da8o mec)nico al prodcto salmente reslta de las car*as compresi2as ' 4an

sido pro#a#lemente las ra&ones de encontrar mas datos reportados para la pre#a de compresin

(e para las pre#as de tensin!

Para e2alar n modlo el)stico para *ranos' los espec9menes de pro#etas %eron preparadas dela semilla de arro&' ma9&' %ri+ol' y tri*o cortando cada e/tremo! El )rea de la seccin trans2ersal se

o#t2o por medio de la medicin con n micrmetro! El modlo de elasticidad %e encontrado

tomando la relacin del es%er&o con2encional @F3LA a la de%ormacin con2encional @ F

"L" de la si*iente manera,

E F @3LA @ "L"

Donde 3 es la %er&a' A es el )rea de la seccin trans2ersal del esp5cimen' " es la de%ormacin

correspondiente a la %er&a 3! " representa la lon*itd inicial del esp5cimen!

Coeficiente de Poisson.

Casi siempre (e n cerpo se estira o se comprime' cam#ia de anc4o! Al comprimir ncilindro' s di)metro amenta y al alar*arlo' disminye!

Al cociente de la contraccin lateral y el alar*amiento lon*itdinal' dentro del ran*oel)stico' se le denomina coe%iciente de Poisson' el cal es adimensional,

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!="#$#

"%$%

El coe%iciente de Poisson 2ar9a *eneralmente de 6 a 6'.! Toma el 2alor de 6'. en el material (e

no ocrren cam#ios de 2olmen si se comprime' as9 por e+emplo' la papa tiene 2alores delcoe%iciente de Poisson entre 6'>. a 6'> lo (e indica (e e/iste n cam#io pe(e8o en el2olmen en comparacin con el de la %orma! Sin em#ar*o' la man&ana tiene 2alores de 6':1 a6'-> (e si*ni%ica (e el 2olmen disminye sstancialmente drante na compresin nia/ial!

E+emplo,

Pasas des4idratadas osmticamente y en las pasas sin des4idratado osmtico @secadocon2encional!

Fig.1.14. Modelo tipo Ley de la Potencia de pasas deshidratadas osmticamente(con D.O.) y de pasas sin deshidratado osmtico (sin D.O.)(Castro y col., 1!)

Las curvas log versus log FH siguen un modelo tipo potencia y son cncavashacia abajo (Castro y col., !!"#. Concordando con los datos de $ohnson y col.,!%&.

'l modelo ley de la potencia (eleg y col., !%!# plantea )ue*

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&=' (")n

'n )ue*

+* medida durea (-ueralongitud/#

n* medida de desviacin de la linealidad (adimensional#

n0* lineal

n 1 * concavidad hacia arriba

n 2 * concavidad hacia abajo

'n el caso de pasas deshidratadas osmticamente (con 34# y de pasas sin

deshidratado osmtico (sin 34# (Castro y col., !!"#. 5e aplic el modelo tipo ley

de la potencia y se determinaron los par6metros + y n con un coe7ciente de

correlacin )ue vari entre &,!89&,!!. Los valores promedios de :;

determinaciones se presentan en la tabla siguiente.

"a#la1.$.%alores promedios de &' y &n para pasas con DO y sin DO con

distintas hmedades (Castro y col., 1!)

'n las 7guras .8 y .< las pasas presentaron curvas con concavidad hacia

abajo, tanto la de es-uero vs. de-ormacin real y la curva simple de compresin.

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Fig.1.1*.Cr+as eser-o +s deormacin real de pasas deshidratadasosmticamente (con D.O.) y de pasas sin deshidratado osmtico (sin D.O.)(Castro

y col., 1!)

Fig.1.1. Cr+as de compresin de pasas deshidratadas osmticamente (con D.O.)

y de pasas sin deshidratado osmtico (sin D.O.)(Castro y col., 1!)

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ENSAYO O PRUEBA

DE 3"EQIN

PARA TA""OS

'=isten muchas

t>cnicas y e)uipos

desarrollados para realiar mediciones de alguna de estas propiedades, en

cuanto a la determinacin del mdulo el6stico o de ?oung, las t>cnicas cl6sicas

de alargamiento (traccin# o @e=in son aAn muy utiliadas. 'stos ensayos se

han utiliado para realiar determinaciones en productos tales como* mananas,

papas y otros.

or otra parte, puede 7jarse la muestra por uno de sus e=tremos y colocarla en

posicin horiontal (cantilever#. Bplicando una -uera en el e=tremo libre de labarra cilndrica de di6metro 3, se produce una @e=in DdE (7gura .!# y

entonces*

Fig.1.. /s0ema de e2in de na +iga cil3ndrica empotrada de dimetro D

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=* &%

3

3 # *

ambi>n puede colocarse la muestra sobre un puente de @e=in y aplicar la

-uera en el punto central, como se muestra en la 7gura .&.

Fig.1.15. Pente de e2in

=* &%

3

3 # *

Las determinaciones de cual)uiera de estos cuatros par6metros -undamentaleshasta a)u revisados, re)uieren de determinadas condiciones especiales deensayo*

3e-ormaciones pe)ueGas (9: m6=imo#.

9Iaterial continuo, isotrpico y homog>neo.

9Forma y tamaGo de muestra regular y uni-orme.

'jemplo*

Jambu. Las pruebas se realiaron con-orme a lo )ue establece la norma K54//8"9 (/&&;#. 5e seleccionaron culmos sin de-ectos y con una longitudmnima de :& veces su di6metro. La prueba se e-ectu tal como lo establece lanorma mencionada, aplicando carga en cuatro puntos (7gura #, utiliando los

aditamentos especiales en los apoyos y en los puntos de aplicacin de la carga.La aplicacin de la carga se reali a una velocidad uni-orme, determinando lacarga m6=ima )ue resisti la piea hasta la -alla se obtuvo una gr67ca decarga9de@e=in durante la prueba. Bl 7naliar la prueba se midieron lassecciones transversales en tres puntos a lo largo del culmo, dos pr=imos a losapoyos y uno en el centro del claro de carga. 5e midieron los di6metros ygrosores de pared en ; puntos de la seccin transversal (7gura /a derecha#. 'l

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valor promedio de estas mediciones se us para calcular el momento de inercia(K# de seccin transversal como si -uera una seccin circular per-ecta.

ara calcular el mdulo de ruptura (I4M# y el mdulo de elasticidad (I4'# de lapiea ensayada, se usaron las siguientes ecuaciones*

,-.=

P ma/ %

0I

#

2

3onde*

I4M 0 Idulo de ruptura, Ia

ma= 0 Carga m6=ima )ue resiste el culmo, N

L 0 Claro de carga o distancia entre apoyos, mm

3 0 3i6metro e=terno del culmo en el punto central del claro de carga, mm

K 0 Iomento de inercia de la seccin transversal del culmo en la parte central

del claro de carga, mm;

,-=23P%

3

120I

3onde*

I4' 0 Idulo de elasticidad, Ia

0 Carga aplicada al esp>cimen en un punto del comportamiento lineal delmaterial, N

K 0 Iomento de inercia promedio de la seccin transversal del culmo, mm;

0 3e-ormacin del esp>cimen al centro del claro, correspondiente a la carga ,mm

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Figura . 's)uema del ensayo de @e=in est6tica con culmos de bambA.

Consideracionens geom>tricas en la determinacin de las propiedades en@e=in...

Figura /. a# Kmagen digitaliada de la seccin transversal de un culmo (i)#, mediciones de losdi6metros y grosores de la pared (der#. b# propiedades geom>tricas de la misma seccin obtenidas conel programa de CB3.