Universidad Tecnológica de Jalisco.

Carrera: Ingeniería en Mantenimiento Industrial.

Ensayos Destructivos.

Práctica N°5.

Cálculo en un ensayo de compresión de algunas propiedades mecánicas utilizando la maquina

universal.

Integrantes del equipo N° 1:

Manuel Giovanni García Cervantes. 2115100179Gabriel Cervantes Vega. 2115100879

Luis Manuel Gonzales León. 2115100880

Diego Alfredo Rodríguez Rivera. 2115100196

Fernando Olivera Hermosillo. 2115100192

Grupo 8°B / turno vespertino.

Guadalajara Jalisco a viernes 8 de abril de 2016.

Cálculo en un ensayo de compresión de algunas propiedades mecánicas utilizando la maquina universal.Objetivos específicos. Realizar un ensayo de compresión a una probeta cónica de concreto. Determinar los cálculos correspondientes mediante los resultados del

ensayo. Observar y analizar los cambios físicos que sufrió la probeta mediante

gráficos y tablas. Obtener las propiedades mecánicas de la probeta utilizada.

Competencia a desarrollar.Habilidad para calibrar la maquina universal y realizar cálculos de compresión, con el fin de obtener propiedades mecánicas de la probeta utilizada en el ensayo.

Teoría de reforzamiento.Maquina Universal para pruebas de Resistencia de MaterialesDescripción Formal:La máquina consiste de dos partes esenciales: Una estructura superior y una inferior. En la estructura superior se realizan las diferentes pruebas y se encuentra el reloj para observar la carga aplicada mientras que la estructura inferior se encarga de soportar el peso de la maquina (peso muerto) y servir de alojamiento para los distintos aditamentos que se utilizan en las pruebas, las cuales se realizan gracias a la fuerza generada por un gato hidráulico de operación manual con la capacidad suficiente para desarrollar las pruebas.

Ensayo de compresión:Resistencia a la compresión la propiedad de un material para resistir las fuerzas que tienden a aplastarlo, como por ejemplo: las arandelas, ladrillos, columnas, etc. Esta prueba permite determinar el comportamiento de los materiales dúctiles sometidos a esfuerzos de compresión calculando el límite de Fluencia a la compresión midiendo el diámetro de la probeta antes y después de aplicada la carga. Cuando el material es cargado más allá de su límite este se deforma incrementando su área lo que ayuda al material a aumentar la carga adicional que se le aplique lo que hace imposible obtener un valor definitivo máximo a la carga de compresión. Por lo general se asume que ambos valores de tensión y compresión son iguales en un material, pero si existe una diferencia, el mayor de ellos es de compresión.

Bibliografía(s.f.). Recuperado el 09 de abril de 2016, de

https://materialesingeniria.wordpress.com/maquina-universal-para-pruebas-de-resistencia-de-materiales/

Tabla de materiales, herramientas y reactivos.Material. Herramienta. Reactivos o

productos1. Probeta de concreto cónica.

1. Maquina universal con aditamentos para prueba de compresión.

1. Cronometro o celular con aplicación de cronometro.

1. Calibrador digital.

1. Cuaderno de apuntes o computadora con Excel.

1. Medidor de caratula digital.

1. Celular con cámara. 1. Pinzas de sujeción.1. Cartón o periódico para proteger la máquina.

1. Soporte magnético.

Procedimiento.1. Se midió la probeta utilizando un vernier, posteriormente con las

medidas se realizó un promedio para cada una de las dimensiones y así determinar el área de la probeta.

2. Se colocó la probeta de concreto en la máquina universal sobre tres bases cilíndricas de acero para otorgar mayor altura a la probeta, se cubrió la parte inferior de la máquina con un pedazo de cartón para facilitar la limpieza posterior.

3. Se procedió a calibrar la máquina colocando todos los indicadores en cero (carga, incremento y decremento)

4. Se asignó una tarea para cada miembro del equipo (toma de tiempo, toma de carga, toma de decremento, toma de incremento).

5. Se comenzó la prueba, se aplicó la carga en la máquina universal y se procedió a la toma de datos cada 10 segundos.

6. Se hizo una pequeña pausa para ajustar la máquina universal ya que la probeta dejo de recibir carga debido al ángulo de la misma y al cartón en su parte inferior

7. Una vez ajustada la máquina y la probeta se reanudo la práctica aplicando nuevamente la carga y se continuó con la captura de datos.

8. Durante el proceso de aplicación de carga se observó como la probeta se deformo lentamente siendo la parte superior la más afectada por dicha deformación.

9. Al momento de la ruptura de la probeta se finalizó la captura de datos.

10.Se retiró la probeta de la máquina universal, se limpió el área de trabajo, posteriormente se realizó los cálculos correspondientes.

Observaciones y recomendaciones personales.Observaciones.Se presentan problemas a la hora de calibrar y ajustar la probeta de concreto en la máquina universal, ya que la probeta estaba un poco chueca y la maquina no la comprimía de buena manera para obtener las mediciones correspondientes.Recomendaciones. No hubo recomendaciones.Manuel Giovanni García Cervantes.Observaciones.Se complicó al inicio de la práctica al momento de ajustar la máquina universal debido a un mal acomodo de la probeta por parte de los integrantes del equipo, también se tuvo un poco de problema al determinar el lugar apropiado para instalar el medidor de caratula.No hubo recomendaciones.Gabriel Cervantes Vega Observaciones.Al momento de iniciar la práctica hubo un problema, ya que se ajustó la máquina correctamente pero no ejercía compresión sobre la probeta y eso nos retrasó un poco de tiempo.No hubo recomendaciones.Fernando Olivera Hermosillo.Observaciones Durante el acomodo de la probeta en la máquina universal existió un pequeño retraso debido a la forma que presento dicha probeta se complicó el inicio de la practica debido a que no recibía una carga uniforme debido a su forma.RecomendacionesNo hubo recomendaciones.Diego Alfredo Rodríguez Rivera Observaciones.No hubo observaciones.Recomendaciones.No hubo recomendaciones.

Luis Manuel González león.

Resultados de la práctica.Tabla N°1.

Tiempo (seg) Carga (ton) Incremento (δ+) mm Decremento (δ-) mm Carga (Newtons) Esfuerzo ( Mpa) Generatriz (g)10 0.22 0 0.7 2157.4630 0.1074 8.817620 0.5 0.085 0.8 4903.3250 0.2440 8.527530 0.7 0.194 0.9 6864.6550 0.3416 8.162040 0.85 0.328 1 8335.6525 0.4148 8.152050 0.98 0.419 1.2 9610.5170 0.4783 8.132060 1.09 0.497 1.3 10689.2485 0.5320 8.178370 1.14 0.539 1.4 11179.5810 0.5564 8.172580 1.22 0.628 1.5 11964.1130 0.5954 8.162390 1.46 0.683 1.6 14317.7090 0.7126 8.1481

100 1.52 0.685 1.7 14906.1080 0.7418 8.1432110 1.68 0.78 1.8 16475.1720 0.8199 8.0720120 1.91 0.795 1.9 18730.7015 0.9322 8.0620130 2.15 0.797 2 21084.2975 1.0493 8.0520140 2.39 0.797 2.2 23437.8935 1.1664 8.0320150 2.43 0.886 2.3 23830.1595 1.1860 8.0220160 2.65 0.921 2.4 25987.6225 1.2933 8.0120170 2.95 1.174 2.5 28929.6175 1.4397 8.0020180 3.23 1.533 2.8 31675.4795 1.5764 7.9720

(Continuación) tabla N°1.

Deformación por incremento %

Deformación por decremento %

Variación del área por incremento (cm²)

Variacion del área por decremento (cm²)

%ΔA por incremento (δ+)

%ΔA por decremento (δ-)

0.0000 0.8483 201.0493 209.8828 0.0000 0.00000.1030 0.9695 201.4001 204.4871 0.1745 0.00000.2351 1.0906 201.8507 197.7354 0.3986 1.64830.3975 1.2118 202.4056 197.3758 0.6746 1.82720.5078 1.4542 202.7831 196.6566 0.8624 2.18490.6023 1.5754 203.1070 197.3094 1.0235 1.86020.6532 1.6966 203.2817 197.0260 1.1103 2.00120.7610 1.8177 203.6520 196.6622 1.2946 2.18210.8277 1.9389 203.8811 196.2267 1.4085 2.39870.8301 2.0601 203.8895 195.9597 1.4127 2.53150.9452 2.1813 204.2857 194.4989 1.6097 3.25810.9634 2.3025 204.3483 194.1392 1.6409 3.43700.9658 2.4237 204.3567 193.7796 1.6450 3.61590.9658 2.6660 204.3567 193.0604 1.6450 3.97361.0737 2.7872 204.7285 192.7008 1.8300 4.15251.1161 2.9084 204.8748 192.3411 1.9028 4.33141.4227 3.0296 205.9350 191.9815 2.4301 4.51021.8577 3.3931 207.4463 190.9027 3.1818 5.0468

0.0000 0.5000 1.0000 1.5000 2.00000.00000.20000.40000.60000.80001.00001.20001.40001.60001.8000

f(x) = 0.176069918036469 ln(x) + 0.911725168424003

f(x) = − 0.0413665077543179 x² + 0.960644240410605 x + 0.0627725236800671

Grafico N°1 Esfuerzo vs deformación por in-cremento.

Series2Logarithmic (Series2)Polynomial (Series2)

Deformación por incremento (%).

Esfu

erzo

(MPA

). R= 0.95843

R= 0.68315

Modulo de young.

Derivada de la función que más se ajusta

y=−0.0414 x2+0.9606x+0.0628

dydx

=(−0.0414 x ) (2 )+0.9606=−0.0828 x+0.9606

0.0000 10.0000 20.0000 30.0000 40.00000.00000.20000.40000.60000.80001.00001.20001.40001.60001.8000

f(x) = 0.000486888635027732 x² + 0.0358429628003352 x − 0.160398228249878R² = 0.989807344394376f(x) = 0.997439062052764 ln(x) − 2.1360977290578

R² = 0.92961950285643

Grafico N°2 Esfuerzo vs deformación por de-cremento.

Series2Polynomial (Series2)Logarithmic (Series2)

Deformación por decremento (%).

Esfu

erzo

(MPA

).

R=0.994886

R= 0.964157

Derivada de la función que más se ajusta

y=0.0005 x2+0.0358 x−0.1604

dydx

=(0.0005 x ) (2 )+0.0358=0.001 x+0.0358

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 2000

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

f(x) = 0.981425442283757 ln(x) − 2.62922758831034

f(x) = 3.47136222910217E-05 x² + 0.00950864293085655 x + 0.304950980392157

Gráfico N°3 Carga vs tiempo.

Series2Logarithmic (Series2)Polynomial (Series2)

Tiempo(seg).

Carg

a(to

n). R= 0. 99533

R= 0.90658

Derivada de la función que más se ajusta

y=3E-05 x2+0.0095 x+0.305

y=0.00003 x2+0.0095 x+0.305

dydx

=(0.00003 x ) (2 )+0.0095=0.00006 x+0.0095 .

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 2000.0000

0.2000

0.4000

0.6000

0.8000

1.0000

1.2000

1.4000

1.6000

1.8000

Grafico N°4 Esfuerzo vs tiempo.

Series2

Tiempo(seg).

Esfu

erzo

(MPA

).

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 2000

0.20.40.60.8

11.21.41.61.8

f(x) = 1.64925180598554E-06 x² + 0.00641780830753354 x + 0.0232622549019607f(x) = 0.428891628401771 ln(x) − 1.20248734571679

Grafico N°5 Incremento vs tiempo.

Series2Polynomial (Series2)Logarithmic (Series2)

Tiempo(seg).

Incr

emen

to(m

m).

R= 0.95451

R= 0.91345

Derivada de la función que más se ajusta

y=2E-06x2+0.0064 x+0.0233 .

y=0.000002 x2+0.0064 x+0.0233 .

dydx

=(0.000002 x ) (2 )+0.0064=0.000004 x+0.0064 .

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 2000

0.5

1

1.5

2

2.5

3

f(x) = 0.716975261837648 ln(x) − 1.43393176427105

f(x) = 8.12693498452012E-06 x² + 0.0100554695562436 x + 0.616176470588235

Grafico N°6 Decremento vs tiempo.

Series2Logarithmic (Series2)Polynomial (Series2)

Tiempo(seg).

Decr

emen

to(m

m). R= 0.92547

R=0.99739

Derivada de la función que más se ajusta

y=8E-06 x2+0.0101 x+0.6162.

y=0.000006 x2+0.0101 x+0.6162.

dydx

=(0.000006 x ) (2 )+0.0101=0.000012 x+0.6162 .

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 2000.00002.00004.00006.00008.0000

10.000012.000014.000016.000018.000020.0000

Grafico N°7 Deformación por incremento vs tiempo.

Series2

Tiempo(seg).

Defo

rmac

ión

por i

ncre

men

to (%

).

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 2000.0000

5.0000

10.0000

15.0000

20.0000

25.0000

30.0000

35.0000

40.0000

Grafico N°8 Deformación por decremento vs tiempo.

Series2

Tiempo(seg).

Defo

rmac

ión

por d

ecre

men

to (%

).

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.80.0000

0.5000

1.0000

1.5000

2.0000

2.5000

3.0000

3.5000

Grafico N°9 Cambio de area por incremento vs incremento.

Series2

Incremento(mm).

Cam

bio

de á

rea

por i

ncre

men

to(%

).

0.5 1 1.5 2 2.5 3

-6.0000

-4.0000

-2.0000

0.0000

2.0000

4.0000

6.0000

Grafico N°10 Cambio de area por decremento vs decremento.

Series2

Decremento(mm).

Cam

bio

de á

rea

por d

ecre

men

to(%

).

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

-6.0000

-4.0000

-2.0000

0.0000

2.0000

4.0000

6.0000

Grafico N°11 Cambio de area por decremento vs tiempo.

Series2

Tiempo(seg).

Cam

bio

de á

rea

por d

ecre

men

to(%

).

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 2000.0000

0.5000

1.0000

1.5000

2.0000

2.5000

3.0000

3.5000

Grafico N°12 Cambio de area por incremento vs tiempo.

Series2

Tiempo(seg).

Cam

bio

de á

rea

por i

ncre

men

to(%

).

Grafico N° 13 Esfuerzo vs deformación por in-cremento.

Región lineal.

Plasticidad perfecta.

Limite de proporcionalidad.

Endurecimiento por deformación.Fractura.

Esfuerzo ultimo.

Calcular numéricamente.

Esfuerzo promedio de plasticidad=0.2440+0.3416+0.4148+0.4783+0.5320+0.5564+0.5954+0.71268

=0.4844MPa

Ezfuerzo promedio de endurecimiento=0.7126+0.7418+0.8199+0.9322+1.0493+1.16646

=0.9037MPa .

Ezfuerzo promedio de ruptura=1.2933+1.4397+1.57643

=1.4365MPa .

Calcular el esfuerzo último (en MPa).(Se realizó un promedio de tres zonas)

PLast=23437.8935N+21084.2975N+18730.7015 N

3=21084.2975 N

Ap=204.3567 cm2+204.3567 cm2+204.3483 cm2

3=204.3539 cm2=204.3539 cm2

10000=0.02043539m2

σ Last=PLastA p

= 21084.2975N0.02043539m2 =1031754.104 Pa=1031754.104 Pa

1000000=1.031754104MPa

Calcular el coeficiente de PoissonE=0.5459MPa

σ Last=1.031754104MPa

γ= E2σ Last

= 0.5459MPa(2)(1.031754104M Pa)

−1=0.5459MPa2.0635MPa

−1=−0.7354

Grafico N°14 Ezfuerzo vs deformación por decremento.

Fractura.

limite de proporcionalidad.

Región lineal.

Plasticidad perfecta.

Endurecimientopor deformación.

Esfuerzo ultimo.

Calcular numéricamente.Esfuerzo promedio de plasticidad=0.3416+0.4148+0.4783+0.5320+0.5564+0.5954

6=0.4844MPa

Ezfuerzo promedio de endurecimiento=0.5954+0.7126+0.7418+0.8189+0.9322+1.0493+1.16647

=0.8595MPa

Ezfuerzo promedio de ruptura=1.2933+1.4397+1.57643

=1.4365MPa .

Calculo dé %∆A por incremento

%∆ A=( A f−AoA0)∗100 %

Área inicialAo=3.1416 ¿

Área final A f=3.1416 ¿

%∆ A=( A f−AoA0)∗100 %=( 207.4464 cm2−201.0493 cm2

201.0493 cm2 )∗100 %=3.1818 %

Calculo dé %∆A por decremento

%∆ A=( A f−AoA0)∗100 %

Ao=3.1416 ¿

A f=3.1416 ¿

%∆ A=( Ao−A fA0)∗100 %=( 201.0493 cm2−190.9026cm2

201.0493 cm2 )∗100 %=5.0468 %

Dibujos o fotos electrónicas

Figura N° 1 Midiendo la altura de la probeta.

Figura N° 2 Midiendo el radio mayor de la probeta.

Figura N°3 Midiendo el radio menor de la probeta.

Figura N°4 Ajustando el trusquín para medir el incremento en mm.

Figura N°5 Ajustando el indicador de caratula en 0.

Figura N°6 indicador de caratula marcando el incremento en el radio menor de la probeta.

Conclusiones.Al finalizar el ensayo de compresión que se realizó a la probeta cónica de concreto, se pueden observar los cambios físicos que sufren a la hora de ser sometido a una fuerza de compresión con la maquina universal, y así poder realizar los cálculos matemáticos y gráficos correspondientes para poder reforzar la teoría obtenida en el aula de clases, este ensayo puede ser de gran ayuda para ver que tanto resisten los materiales a la ahora de someterlos a fuerzas de compresión, para en un futuro poder aplicarlo en la industria o en algún trabajo que requiera realizar estas pruebas o ensayos. Otro punto importante de realizar estos ensayos seria a la hora de diseñar alguna estructura y así determinar qué tipo de material utilizar.Manuel Giovanni García Cervantes.Se realizó la práctica con la finalidad de obtener la resistencia a la compresión de un tronco cónico de concreto utilizando la máquina universal, primero a cada uno de los integrantes del equipo se asignó una actividad para registrar las 4 variables que se requieren para realizar el ensayo y así efectuar los cálculos correspondientes. Al realizar los cálculos se complicó la obtención del área final de la probeta y la determinación de ciertos gráficos, pero al final se logró el objetivo resolviendo las dudas con la ayuda del profesor y de esta manera terminar satisfactoriamente la práctica. Este ensayo es de suma importancia debido a que se puede utilizar aplicándolo en la industria para determinar la resistencia a la compresión de ciertos materiales.Gabriel Cervantes Vega.

Al realizar esta práctica se logró comprender el objetivo deseado ya que se obtuvo un resultado exitoso. Al inicio la práctica se programó la maquina universal, se colocó la probeta de concreto y el indicador de caratula (trusquín) para realizar la compresión, pero hubo un error, ya que la maquina marcaba carga y el indicador de caratula estaba en cero, se tuvo que hacer varios ajustes ya que se percató que la probeta no estaba pareja y la carga solo se estaba aplicando en la parte más alta. Ya que se ajustó se inició nuevamente obteniendo resultados exitosos. Esta práctica fue de gran apoyo debido a que se puede desempeñar en el ramo laboral.Fernando Olivera Hermosillo Esta práctica concluyo satisfactoriamente ya que se logró reforzar la teoría vista en clase durante el parcial, por primera vez se observó concreto siendo sometido a grandes cargas y por consecuente se observó la deformación que presento tanto como los puntos débiles existentes en dicho material en una forma definida (cilindro cónico), anteriormente se desconocía la resistencia de este material y su comportamiento ante las cargas. La realización de los cálculos matemáticos, las tablas y las gráficas se complicó un poco ya que no se comprendían algunas ecuaciones, dichas dudas fueron despejadas por el profesor y posteriormente se finalizó con todos los cálculos y tablas.Diego Alfredo Rodríguez Rivera.

Al realizar este ensayo se determinó la resistencia de la probeta, en este caso se logró diferenciar las distintas características en comparación de la práctica de tensión, ya que en el caso anterior la probeta que se utilizo fue de (acero) y en esta el material fue completamente distinto (concreto), al poner en marcha la practica fue un procedimiento distinto ya que se necesitó un indicador de caratula para medir el incremento del área. También hubo algunas complicaciones al inicio de la practica ya que la maquina universal no detectaba carga y en el indicador no apareció un valor coherente, el valor de este ensayo y la información obtenida es de suma importancia ya que en aplicaciones de la industria se puede aplicar para determinar la resistencia de algún material.Luis Manuel González León.