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Área de ingeniería Laboratorio de Ciencias de los Materiales INI-329 ``Práctica de compresión`` Autor: Juan Carlos Núñez Vásquez Matricula/ID: 12-0081/1051669 Sección: 71 Profesor: Laura Virginia Ramírez Cabrera Fecha de Entrega: 2015/06/22

Ensayo de compresión 1. Objetivos: 1.1 Objetivos generales Determinar las propiedades mecánicas de diferentes tipos de materiales por medio de una muestra, utilizando la máquina de compresión y cumpliendo las normas de la ASTM.

1.2 Objetivos específicos  Conocerla importancia de la evaluación de las propiedades mecánicas.  Dominar los conceptos de ensayo de compresión, esfuerzo, deformación elástica y plástica.  Interpretar los resultados obtenidos en el ensayo de compresión asociándolos con sus propiedades mecánicas.

2. Referencias bibliográficas  Donald, A., Fulay, P., & Wendelin, W. (2012). Ciencia e ingeniería de materiales (Sexta edición ed.). México, D. F.: CENGAGE Learning.  http://joibarra.yolasite.com/resources/Propiedades%20Mec %C3%A1nicas%20AAM_.pdf  http://www.buenastareas.com/ensayos/Esfuerzo-yDeformacion-Real/40396903.html  http://www.instron.com.ar/wa/home/default_es_ar.aspx

3. Equipos utilizados  Pie de rey MITUTOYO  Máquina de ensayo de tensión, compresión y flexión Instron 3369  Computador  Lentes de protección  Software bluehill 2  CES Edupack Granta  Instructivo de manejo de equipo

4. Materiales utilizados  Cerámicos  Polímeros

5. Desarrollo 5.1 Procedimiento  Se prepara la muestra para los diferentes materiales asignados.  Se mide el ancho y espesor de las probetas con ayuda del Pie de rey.  Leer las normas del ensayo de compresión para la maquina Instron 3369 en el cual están las dimensiones y la velocidad que se debe otorgar a cada probeta.  Introducir la probeta en la máquina de ensayo.  Introducir los datos requeridos por el software Bluehill para hacer el ensayo.  El ensayo comienza a llevarse a cabo, y se va generando una gráfica del comportamiento de esfuerzodeformación.  Anotar los datos

5.2 Resultados obtenidos

Parte A 5.2.1. Explique cuál de los dos ensayos, de tensión o de compresión, requiere mayor capacidad de la máquina de ensayo. Dado que las grietas y las imperfecciones tienden a permanecer cerradas en compresión, los materiales quebradizos como el concreto con frecuencia se incorporan en los diseños de tal manera que solo los esfuerzos de compresión actúen sobre la parte. Con frecuencia, se encuentra que los materiales quebradizos fallan a esfuerzos

de compresión mucho más altos que los esfuerzos de tensión.

5.2.2 Explique si el ensayo aplicable a un material dúctil.

de

disco

es

El ensayo de disco es solo aplicable para materiales frágiles como las cerámicas y los vidrios. El disco se somete a compresión entre dos platinas planas endurecidas. Cuando el material se carga, se desarrollan esfuerzos a la tensión perpendiculares al eje vertical del disco, se inicia la fractura y el disco se parte por la mitad.

5.2.3 En una prueba de disco, un espécimen de 1.25 pulgadas de diámetro y ½ pulgada de espesor, se fractura a un esfuerzo de 30 000 psi. Calcule la carga aplicada en unidades del SI. Datos D = 1.25 pulg t = 0.5 pulg Esfuerzo = 30,000 psi P=? σ=

2P Лdt

P=

P=

( σ)( Лdt ) 2

(30,000 psi)( Л∗1.25∗0.5) 2

P=29,452.4 lb f =¿ 131 , 010 N

Parte B 5.2.4. Conocer el manual de funcionamiento de la máquina de ensayos Instron 3369.

La máquina de ensayos Instron 3369, pertenece a la serie Instron 3360 de sistemas de ensayos de sobremesa y doble columna con aplicaciones de tensión, compresión y flexión con cargas inferiores a 50 kN. Los sistemas de ensayo de doble columna de la serie 3360 proporcionan sencillez, rendimiento y un precio asequible para el control de calidad y el ensayo de productos. Los modelos están disponibles con capacidades de fuerza de carga de 5, 10, 30 y 50 kN. El modelo disponible en el laboratorio es el de 50 kN el cual es 3369. Según el manual de funcionamiento, hay que hacer lo siguiente:

 Seleccionar las mordazas a utilizar de acuerdo al tipo de ensayo.  De ser necesario hacer el cambio de mordaza removiendo el pin.  Encender el computador y el equipo.  Iniciar el software Bluehill.  Crear un archivo eligiendo el tipo de ensayo.  Introducir los datos más relevantes para el tipo de ensayo a realizar.  Realizar la prueba.  Seleccionar el método y nombrar la prueba.  Se puede utilizar en materiales como: Plástico, Caucho, Madera, Ceramica, Metal y Adhesivos.

5.2.5 Conocer el software Bluehill para realizar los ensayos de compresión, tensión. Bluehill Software cuenta con paquetes de software modulares totalmente integrados que proporcionan soluciones de fácil aplicación, a la medida para los directores de laboratorio de hoy y los técnicos de la prueba. Bluehill ofrece los más poderosos y flexibles paquetes de ensayo de materiales disponibles, junto con un diseño de tipo Web intuitiva fácil de usar y aprender que los usuarios de todos los niveles fácil de usar y aprender. Desde la sencillez de una prueba de carga pico básico para la potencia necesaria para un ensayo cíclico complejo, los usuarios apreciarán el aprendizaje y la formación mínima requerida. Bluehill está disponible como Bluehill 3 o Bluehill LE que se adaptan a las necesidades del sistema de prueba y particulares de la aplicación. Las gráficas obtenidas por el software obtienen de cada material los siguientes datos: - Resistencia a la tensión - Resistencia a la rotura - Módulo de elasticidad - Elongación en por ciento - Deformación real - Reducción de área

- Esfuerzo de cedencia - temperatura

5.2.6 Con la gráfica de esfuerzo-deformación obtenida, determine: a) b) c) d) e) f) g) h)

Resistencia a la tensión Resistencia a la rotura Módulo de elasticidad Elongación en por ciento Deformación real Reducción de área Módulo de resiliencia Esfuerzo de cedencia

Tubo PVC Grande Diámetro 113m Exterior(D m ) Espesor(t) 7mm Altura(L)

108.4 mm

Velocidad

0.3 Mpa/s

Tubo PVC Pequeño Diámetro 68.8 Exterior(D mm ) Espesor(t) 4 mm Altura(L)

62.8 mm

Velocidad

0.15 Mpa/s

Coralina Natural Altura (h)

67.4 mm

Ancho (w) 70 mm Largo(L)

70 mm

Velocidad

0.7 Mpa/s

5.2.6.1 Cálculos de Ensayo de compresión PVC grande 1- Resistencia a la compresión

D 113 ¿ ¿ 2 ¿2−[ 113−2 ( 7 ) ] } π {¿ 4 (4 5 00 N ) 1 π [¿ ¿2−(D−2t )2]= ¿ 4 P P S= max = max ¿ A0

2- Resistencia a la rotura D 113 ¿ ¿ 2 ¿2−[ 113−2 ( 7 ) ] } π {¿ 4 (4200 N ) 1 π [¿ ¿2−(D−2t )2]= ¿ 4 P P S= break = break ¿ A0

3- Elongación en por ciento Según el grafico es de 27.5% PVC pequeño 1- Resistencia a la compresión D 68.8 ¿ ¿ 2 ¿ 2−[ 68.8−2 ( 4 ) ] } π {¿ 4 (2 ,250 N ) 1 π [¿ ¿2−(D−2t )2]= ¿ 4 P P S= max = max ¿ A0

2- Resistencia a la rotura

D 68. 8 ¿ ¿ 2 ¿ 2−[ 68.8−2 ( 4 ) ] } π {¿ 4 (2 ,200 N ) 1 π [¿ ¿2−(D−2t )2]= ¿ 4 P P S f = break = break ¿ A0

3- Elongación en por ciento Según el grafico es de 53%

Coralina natural 1- Resistencia a la compresión S=

Pmax 52 500 N = =10.72 MPa A0 ( 70 mm ) (70 mm)

2- Resistencia a la rotura Este material no llegó a romperse 3- Elongación en por ciento Según el grafico es de 1.95 %

6. Conclusiones En esta práctica volvemos a utilizar la máquina Instron 3369, para realizar el ensayo de compresión, siguiendo las normas para el manejo del equipo. El ensayo de compresión fue efectuado a los tubos de PVC y a una piedra de coralina. La piedra coralina mostró una resistencia a la compresión mucho mayor que los tubos y prácticamente ninguna deformación plástica. Ambos tubos de PVC mostraron una resistencia similar. Cabe destacar, que al fracturare las partes del material salieron volando (PVC grande), en el efecto en el tubo de mayor diámetro y espesor fue un sonido fuerte y distintivito. En la compresión se puede observar que la coralina natural soporta mejor las fuerzas de compresión que los materiales PVC debido a que es un material cerámico y que al aplicar fuerza de compresión los espacios vacíos dentro de la estructura se unen y le brindan mayor resistencia a las fuerzas externas. La coralina no llegó a romperse.