PRACTICA No. 7 y 8 ENSAYO ESTATICO DE COMPRESIÓN

UANL.
FIME.
LAB. MECÁNICA DE MATERIALES
PRACTICA No. 7 y 8
ENSAYO ESTATICO DE COMPRESIÓN
OBJETIVO DE LA PRÁCTICA: Realizar los ensayos de compresión en diferentes materiales y obtener sus
características y propiedades mecánicas, así como observar el comportamiento esfuerzo- deformación en cada
material para obtener la conclusión del ensayo.
APARATOS DE MEDICIÓN: Máquina universal de pruebas, calibrador vernier, graficador (opcional), plato de
compresión para aplicación de carga, platos de compresión para centrar la pieza.
TEORÍA.- Cuando menos en teoría, el ensayo de compresión es meramente lo contrario al de tensión con respecto
a la dirección o el sentido de aplicación de la carga.
Existen varias limitaciones del ensayo estático de compresión:
1.
2.
La dificultad de aplicar una carga verdaderamente concéntrica o axial.
La fricción entre los puentes de la máquina o los platos de apoyo y las superficies de los extremos de la probeta,
esto ocasiona esfuerzos flexionantes en la probeta y tienden a “pandear” o “flambear” a esta.
A medida que la longitud de la probeta disminuye el efecto de fricción entre los apoyos y la máquina se
vuelve mas significativo.
Es importante que la probeta trabaje puramente a compresión y no como un miembro estructural tipo
columna, de modo que la acción se limita aquí al bloque de compresión corto.
La selección de la relación entre la longitud y la sección de la probeta de compresión es importante. A
medida que la longitud de la probeta se aumenta, se presenta una tendencia creciente hacia la flexión de la pieza,
con la consiguiente distribución no-uniforme de esfuerzos combinados axial y de flexión, sobre una sección recta.
Por lo que se sugiere una relación entre altura y sección transversal de la probeta, conocida como “esbeltez” y
está dada por el cociente entre la longitud o altura, al radio de giro de la probeta; es decir:
Notas de curso de laboratorio
Catedratico: MC. DANIEL RAMIREZ VILLARREAL
PRÁCTICA No. 7 y 8
Sesión 8 y 9
UANL.
FIME.
LAB. MECÁNICA DE MATERIALES
Re lacion de esbeltez =
En donde el radio de giro (
(A) de la probeta, esto es:
rg ) se obtiene
L
rg
como la raíz cuadrada del momento de inercia (I) entre el área
r =
g
I
A
Para poder considerar una probeta como bloque a compresión, es necesario que la “relación de esbeltez” sea
menor o igual que 60. Esto dependerá de las recomendaciones que hagan las agencias de ensayes e inspección en
cuanto a su valor.
L
r
g
BLOQUE A COMPRESIÓN =
≤ 60
Para una probeta cilíndrica el radio de giro es la cuarta parte del diámetro.
d
r =
g 4
PROBETA CILÍNDRICA =
Por lo que su relación de esbeltez será:
R. ESBELTEZ =
L
=
r
g
R. ESBELTEZ =
L
 d 
 4
4L
d
CONDICIONES PARA REALIZAR EL ENSAYO:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Que el material sea homogéneo
Que la carga se aplique axialmente
Que la sección longitudinal sea recta
Que se comporte puramente a compresión, (relación de esbeltez menor que 60)
Velocidad del ensayo constante
Los extremos de las probetas de compresión deben ser planos
Notas de curso de laboratorio
Catedratico: MC. DANIEL RAMIREZ VILLARREAL
PRÁCTICA No. 7 y 8
Sesión 8 y 9
UANL.
FIME.
LAB. MECÁNICA DE MATERIALES
PROCEDIMIENTO A SEGUIR.- Primeramente antes de colocar la probeta en la máquina universal, se medirán
con el calibrador vernier sus dimensiones iniciales (longitud y diámetro).
Enseguida y después de cerciorarse que las superficies de los extremos de las probeta así como las caras de los
bloques de apoyo estén completamente libres de grasa, aceite o cualquier otra clase de partículas que pudieran
influir en la restricción friccional de las superficies de los extremos, se coloca la probeta en la máquina, debe tenerse
mucho cuidado para lograr el centrado, la alineación de la probeta y de los platos de apoyo (o de compresión) en la
máquina, se baja el cabezal fijo de la máquina hasta hacer contacto con los platos de apoyo y en seguida haremos
lecturas de carga contra deformación o desplazamiento en la pantalla si la máquina es digital, si es de lectura
caratular de carga se tendrá que colocar el extensómetro en la mesa de prueba para leer la deformación (o
desplazamiento) y se procede a aplicar la carga con una velocidad conveniente al material de que se trate.
Para los materiales quebradizos debe realizarse cuidadosamente el ensayo, ya que al ocurrir la fractura pueden
“saltar” las partes fracturadas. Para los dúctiles en los cuales no ocurre ese fenómeno, la carga última o máxima que
se aplique a la probeta se hará a criterio de la persona que realiza el ensayo. La figura 7.1 muestra los tipos de
fracturas :
Fallas en metales dúctiles
Falla en metales frágil
Figura 1 Tipos de fracturas en metales.
Se quita la carga , se levanta el cabezal de la máquina y se procede a medir las dimensiones finales de la probeta,
(longitud y diámetro), con los datos obtenidos de cargas y deformaciones así como las dimensiones originales y
finales de la probeta se procederá a elaborar los cálculos que se piden en la bitácora de valores finales.
Notas de curso de laboratorio
Catedratico: MC. DANIEL RAMIREZ VILLARREAL
PRÁCTICA No. 7 y 8
Sesión 8 y 9
UANL.
FIME.
LAB. MECÁNICA DE MATERIALES
d
h =8d a 10 d
d
h= 3d
d
h= 0.9d
Probeta Corta
Probeta Mediana
Probeta Larga
Los diámetros deben de hacerse dentro de + 0.01 de pulgada de las dimensiones indicadas.
Figura 2 Estándares para probetas de compresión ASTM. E-9
TABLA 1
TIPO
DIAMETRO, d
Pulgadas
Altura, h
Pulgadas
CORTA
1.125
1
MEDIANA
0.500
0.798
1
1.125
1.500
2.375
3
3.375
LARGA
0.798
1.250
6.375
12.500
Notas de curso de laboratorio
Catedratico: MC. DANIEL RAMIREZ VILLARREAL
PRÁCTICA No. 7 y 8
Sesión 8 y 9
UANL.
FIME.
LAB. MECÁNICA DE MATERIALES
(b)
(a)
(c)
Figura 3a Tipos de fractura a compresión paralela a la fibra, en madera. ( ASTM. D143)
(d)
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(e)
Aplastamiento ( plano de ruptura aproximadamente horizontal ).
Grieta cuneiforme ( nótese la dirección de la rajadura: radial o tangencial ).
Corte ( plano de ruptura en ángulo agudo con la horizontal ).
Rajadura.
Corte y Rajadura paralelos a la fibra. (Usualmente ocurre en piezas de fibra transversales )
Figura 3b Tipos de fractura a compresión paralela a la fibra, en madera. ( ASTM. D143)
Notas de curso de laboratorio
Catedratico: MC. DANIEL RAMIREZ VILLARREAL
PRÁCTICA No. 7 y 8
Sesión 8 y 9
UANL.
FIME.
LAB. MECÁNICA DE MATERIALES
ACOTACIONES: PULGADAS
Figura 4 Método para ensayo de compresión en madera perpendicular a la fibra, ( ASTM. D143)
El ensayo No.7 se hará en el modo de operación manual de la máquina universal
El ensayo No. 8 se hará en el modo automático a través de la programación del software de la maquina universal.
Notas de curso de laboratorio
Catedratico: MC. DANIEL RAMIREZ VILLARREAL
PRÁCTICA No. 7 y 8
Sesión 8 y 9
UANL.
FIME.
LAB. MECÁNICA DE MATERIALES
BITÁCORA DE VALORES OBTENIDOS
PRÁCTICA No.
PRUEBA No.
7
1
VALORES INICIALES
8
2
Material
Estándar
Diámetro inicial
Longitud inicial
Longitud total
Área inicial
Volumen inicial
Rango de carga
Relación de esbeltez
Velocidad del ensayo
VALORES FINALES
Longitud final
Diámetro final
Carga de cedencia
Carga máxima
Resistencia a la cedencia
Resistencia máxima
Módulo de elasticidad
% de Reducción de longitud
% de Aumento de área
Resiliencia elástica Unitaria
Resiliencia elástica Total
Tenacidad unitaria
Tenacidad total
Textura del grano
Tipo de falla
Observaciones del ensayo:
BITACORA DEL ENSAYO DE COMPRESION 1
Notas de curso de laboratorio
Catedratico: MC. DANIEL RAMIREZ VILLARREAL
PRÁCTICA No. 7 y 8
Sesión 8 y 9
UANL.
FIME.
LAB. MECÁNICA DE MATERIALES
(Práctica No.7)
MATERIAL:
Estándar:
Velocidad del ensayo:
Fecha:
Punto
No.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
Carga
(
Realizo:
Deformación *
)
(
)
Carga
(
Deformación *
)
(
)
*Desplazamiento del pistón se considera como una aproximación ala deformación que se presenta en el material.
BITACORA DEL ENSAYO DE COMPRESION 2
Notas de curso de laboratorio
Catedratico: MC. DANIEL RAMIREZ VILLARREAL
PRÁCTICA No. 7 y 8
Sesión 8 y 9
UANL.
FIME.
LAB. MECÁNICA DE MATERIALES
(Práctica No.8)
MATERIAL:
Estándar:
Velocidad del ensayo:
Fecha:
Punto
No.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
Carga
(
Realizo:
Deformación *
)
(
)
Carga
(
Deformación *
)
(
)
*El desplazamiento del pistón se considera como una aproximación ala deformación que se presenta
en el material.
Notas de curso de laboratorio
Catedratico: MC. DANIEL RAMIREZ VILLARREAL
PRÁCTICA No. 7 y 8
Sesión 8 y 9
UANL.
FIME.
LAB. MECÁNICA DE MATERIALES
REPORTE
1.- Realizar la gráfica de esfuerzo contra deformación unitaria, la total y la amplificada hasta cedencia.
2.- Calcular y obtener las características y propiedades mecánicas del material ensayado.
3.- Conclusiones y observaciones del ensayo.
BIBLIOGRAFÍA:
1.-
Ensaye e inspección en los materiales
Autor : Davis ,Troxell Y Wiskocil
Editorial:. C.E.C.S.A.
2.-
AST.M. Handbook
Volumen 3.01, 8.01, 15.01 Estándar E9
3.-
Resistencia de los materiales
Autor: Beer Y Johnston
Editorial: Mc Graw-Hill
4.- ASM HANDBOOK
Vol 8 Pruebas mecánicas
ASM
Notas de curso de laboratorio
Catedratico: MC. DANIEL RAMIREZ VILLARREAL
PRÁCTICA No. 7 y 8
Sesión 8 y 9