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• Hubert German Brioso Barrenechea

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90UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA – ENERGÍA ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA MECANICA

LABORATORIO DE RESISTENCIA DE MATERIALES

INFORME:

FECHAS DE REALIZACION:

FECHA DE ENTREGA:

PROFESOR:

MIERCOLES 08-05-2013

MIERCOLES 15-05-2013

ING. CLADAS BASAURI

INTEGRANTES:

1. 2. 3.

BRIOSO BARRENECHEA HUBERT G. FLORES MACEDO RONALD BALLÓN GAMERO A. GIANCARLO

BELLAVISTA – CALLAO

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO

LABORATORIO DE RESISTENCIA DE

FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA –ENERGIA

MATERIALES I

VISCOSIDAD CINEM

INTRODUCCIÓN

El presente informe, elaborado en base a la experiencia llevada a cabo en el laboratorio de resistencia de materiales tiene la intensión de ser una modesta contribución para saber y poder explicar el comportamiento de un material frente a un ensayo de corte o cizallamiento. El ensayo de corte tiene poca aplicación práctica, pues no permite deducir de él algunas de las características mecánicas de importancia del material que se ensaya; es por ello que rara vez lo solicitan las especificaciones. Los tipos de ensayos de corte de uso común son el ensayo de corte directo y el ensayo de torsión. En ciertos casos, las propiedades del corte se evalúan por métodos indirectos. En el ensayo de corte directo ocasionalmente llamado ensayo de corte transversal, usualmente se procede a sujetar flexionantes se minimicen a través del plano a lo largo del cual indicación de la resistencia al esfuerzo que puede esperarse en remaches, pernos de palanca, bloques, bloques de madera, etc., Sin embargo, debido a la flexión o la fricción entre las partes de la herramienta o a ambas, da una aproximación de los valores correctos de la resistencia al corte. Los resultados de esa prueba dependen en un grado considerable de la dureza y el fijo de los bordes de las placas endurecidas que descansan sobre la probeta. El ensayo de corte transversal posee la limitación adicional de ser completamente inútil para la determinación de la resistencia elástica o del módulo de rigidez debido a la imposibilidad de medir las deformaciones. Finalmente esperando que este informe cumpla con su objetivo y sea de valor informativo al lector que la tenga en sus manos.

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OBJETIVOS  Esta experiencia es realizada generalmente con el objetivo de determinar la resistencia a corte máxima de un material o esfuerzo máximo de corte directo, utilizando uno de los ensayos de resistencia de materiales llamado “Ensayo de Corte o Cizallamiento”.  Conocer el procedimiento adecuado para la realización de un ensayo de corte, que arroje resultados satisfactorios.  Ofrecer al alumno una vez más conocimientos y el manejo de la Máquina Hidráulica Universal, esta vez para el Ensayo de Corte.  Predeterminar si un material es apto para un uso determinado, en el cual se necesita cierto nivel de resistencia al corte.

MARCO TEÓRICO TEORIA DE ENSAYO DE CORTE COMPORTAMIENTO DE LOS MATERIALES BAJO EL ESFUERZO CORTANTE

Un esfuerzo de corte es aquel que actúa paralelamente a un plano, para distinguirlo de los esfuerzos tensivo y compresivos que actúan normalmente a un plano. Las cargas que producen las condiciones de corte de interés principal en el ensayo de materiales son las siguientes: - Las resultantes de fuerzas paralelas, pero opuestas, actúan a través de los centroides de secciones espaciadas a distancias “infinitesimales” entre sí. Es concebible en tales casos que los esfuerzos de corte sobre las secciones sean uniformes y exista un estado de corte directo puro. Es posible acercarse a esta condición, pero nunca alcanzarla prácticamente. - Las fuerzas opuestas aplicadas son paralelas, actúan normalmente a un eje longitudinal del cuerpo, pero están espaciadas a distancias finitas entre sí. Entonces, además de los esfuerzos cortantes producidos, se establecen esfuerzos flexionantes. En el caso de una viga rectangular sometida a cargas transversales, los esfuerzos cortantes sobre cualquier sección transversal varían en intensidad desde cero en las superficies superiores e inferiores de la viga hasta un máximo en el eje neutro. En cualquier punto de un cuerpo esforzado, los esfuerzos de corte en cualquiera de dos direcciones mutuamente perpendiculares son iguales en magnitud. Si sobre algún para de planos en el punto, solamente esfuerzos de corte actúan, el material en ese punto se dice que está e “corte puro”. Estos cortes son mayores que aquellos sobre cualquier otro 2|Página

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plano a través del punto. La condición de corte puro la cual representa un bloque dado elemental sobre el cual los esfuerzos están uniformemente distribuidos. Sobre todos los planos inclinados con respecto a los planos de corte máximo, esfuerzos tensivo o compresivos actúan; y sobre planos mutuamente perpendiculares a 45º con los planos de corte máximo, los esfuerzos normales son iguales en magnitud a los máximos esfuerzos de corte. El corte inversamente puro es inducido por esfuerzos normales y opuestos iguales La compresión secundaria resultante del corte puro primario en placas delgadas pueda causa flambeo de corte. La representación del estado de esfuerzo inducido por el corte puro por medio del círculo de Mohr. Si un cuerpo es sometido a un esfuerzo tensivo o compresivo que actué solamente en una dirección, los esfuerzos cortantes a 45º correspondientes tienen la mitad de la magnitud del esfuerzo directo aplicado. En general, los máximos esfuerzos de corte equivalen a la mitad de la diferencia entre los esfuerzos principales máximo y mínimo y actúan sobre planos inclinados a 45º con estos esfuerzos. La deformación que acompaña al corte puede considerarse que proviene de esfuerzo de las delgadas tiras paralelas de un cuerpo por deslizarse una sobre otra. La deformación por corte, o “detrusión” es una función del cambio de ángulo entre los lados adyacentes de un bloque elemental al distorsionarse bajo esfuerzos cortantes. El cambio total de ángulo se representa más convenientemente por medio de un diagrama en el cual puede advertirse que la deformación por corte es la tangente de la distorsión angular. Sin embargo, dentro del rango de la resistencia elástica de los materiales usados para la construcción se expresa en radianes.

FALLA BAJO EL ESFUERZO DE CORTE Si la resistencia de un material a la tensión es menor que su resistencia al corte, entonces la falla bajo una carga de corte, ocurre por la separación (tensiona) a lo largo de un plano que esté a 45º con el plano de corte máximo. Bajo carga torsionante, ésta resulta una fractura con superficie helicoidal. La relación entre la resistencia al corte y la resistencia a la tensión parece variar desde quizá 0.8 para los metales dúctiles hasta valores de aproximadamente 1.1 o 1.3 para los quebradizos como el hierro fundido. La resistencia elástica al corte de los aceros dúctiles y semidúctiles parece estar muy cerca de 0.6 de la resistencia elástica de la tensión.

ESFUERZO CORTANTE PROMEDIO El esfuerzo cortante se define como la componente del esfuerzo que actúa en el plano del área seccionada. Con objeto de demostrar cómo puede desarrollarse este esfuerzo, consideremos el efecto de aplicar una fuerza P a la barra de la fig. Siguiente. Si los 3|Página

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soportes se consideran rígidos, y P es suficientemente grande, la carga causará que el material de la barra se deforme y falle a lo largo de los planos AB y CD. Un diagrama de cuerpo libre del segmento central no soportado de la barra, indica que la fuerza cortante V=P/2 debe ser aplicada a cada sección para mantener al segmento en equilibrio. El esfuerzo cortante promedio distribuido sobre cada área seccionada que desarrolla esta fuerza cortante se define por:

Donde: V: Fuerza cortante resultante interna. A: Área de la sección transversal en corte.

  

V A

El caso de carga que se discute es un ejemplo de una fuerza cortante directa o simple, puesto que el esfuerzo es causado por la acción directa de la carga aplicada P. Este tipo de acción cortante ocurre a menudo en pernos, pasadores, material de soldadura, etc., utilizados para conectar diversos elementos estructurales y componentes de máquinas.

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CORTANTE SIMPLE Considere dos placas A y B conectadas por un perno CD. Si a las placas se les somete a fuerzas de tensión de magnitud F, se desarrollarán esfuerzos en la sección del perno del plano EE’. De los diagramas del perno y de la porción por encima del plano EE’, se concluye que el cortante P es igual a F. Luego finalmente tenemos que:

 

P F  A A

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CORTANTE DOBLE Si las placas de empalme C y D se emplean para conectar las placas A y B, el corte tendrá lugar en el perno HJ en cada uno de los dos planos KK’ y LL’ (al igual que en el perno EG). Para determinar el esfuerzo cortante promedio en cada plano, se dibuja los diagramas de cuerpo libre del perno HJ y de la porción del perno entre los dos planos. Observando que el corte P en cada una de las secciones es P=F/2. Luego finalmente tenemos que:

F P    2 A A

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ESQUEMA DE PRINCIPIO DEL EQUIPO COMPONENTES: - Probeta de material Aluminio (Remache) - Máquina Hidráulica Universal. - Calibrador Vernier o Pie de Rey

PROCEDIMIENTO Los pasos a seguir para realizar el ensayo son los siguientes: 1. Antes de comenzar a realizar los ensayos se debe tomar la medida del diámetro de la probeta, en este procedimiento de medición debemos ser muy cuidadosos en la toma del diámetro, a pesar de estar utilizando el Calibrador Vernier que es un instrumento muy preciso. 2. Se prepara la máquina para el ensayo: se colocan los aditamentos correspondientes para sujetar la probeta. 3. Sujetar la probeta y ver que este bien asegurada. 4. Procedamos a efectuar el ensayo de corte. 5. Aplicar la carga e ir incrementándola de una manera continua y lenta, fijarse en el momento en que se corte la probeta, para poder finalizar el ensayo. 6. Una vez terminado el ensayo, retirar la probeta y observar su estado final.

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CÁLCULO ENSAYO DE CORTE Probeta:

Material Aluminio

Descripción: - Diámetro:

Resultados:

d= 4.8 mm.

- Área transversal ( A 

 .d 2

- Carga de Rotura:

4

):

A = 18.09*10-6 m2.

P=3.4 KN

ESFUERZO CORTANTE (Doble)

V

12 KN 2 2      5  2= 93.974 A 3.17.10 .m

MPa

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DISCUSIONES

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La realización del ensayo de corte fue importante, necesario e interesante para mejorar el proceso de enseñanza en el campo de resistencia de materiales, debido a que ésta experiencia y a su vez la máquina para ensayo de corte (Máquina Universal) servirá como un instrumento didáctico de apoyo al docente y de gran ayuda al alumno. Será el respaldo fundamental para el mejor entendimiento de los objetivos de elección de un material adecuado para cada caso necesario.

-

EL conocimiento de las propiedades de los materiales utilizados en Ingeniería es un aspecto fundamental para el diseñador en su propósito de desarrollar las mejores soluciones a las diversas situaciones que se presentan en su cotidiano que hacer.

-

La realización correcta de ensayos en los materiales, nos permite conocer su comportamiento ante diferentes circunstancias, al igual que la determinación de sus propiedades fundamentales.

-

Para finalizar, este informe sobre el ensayo de Corte de un material como el aluminio (el que acabamos de experimentar), deja en claro el hecho, el conocimiento y la importancia de este para predeterminar si un material es apto para un uso determinado, en el cual se necesita cierto nivel de de resistencia a fuerza cortante directa.

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CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

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La resistencia que presentan los materiales para ser cortados de manera directa mediante cortante simple o doble, es considerada como una propiedad de los materiales, la cual le permite al material ser seleccionado para su uso en un área determinada en la industria principalmente.

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El ensayo de corte tiene poca aplicación práctica, pues no permite deducir de él algunas de las características mecánicas de importancia del material que se ensaya; es por ello que rara vez lo solicitan las especificaciones.

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Los materiales dúctiles fallan generalmente por cortante.

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Los materiales frágiles son más débiles a tensión que a cortante.

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Posiblemente hallamos cometido error en la toma de medidas necesarias para realizar nuestros cálculos, y de tal forma estos no se encuentren en el rango al cual debería estar. Pero a pesar de esto dejamos en claro en sí la idea fundamental de este ensayo, que es la matriz primordial del informe presentado.

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