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PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL PERÚ FACULTAD DE CIENCIAS E INGENIERÍA INGENIERÍA MECÁNICA

INTRODUCCIÓN AL DISEÑO DE MÁQUINAS INFORME N°4 Docente: Dr. Cotaquispe, Luis Jefe de Laboratorio: Ing. Daniel Abarca Horario: 08M5 - Laboratorio Jueves Integrantes: Franco Palacios, Anasí Rincón Ruiz, Carlos González Grijalva, Rodrigo Huanca Champi , Luis Enrique

20141890 20145854 20141713 20153229

2017

ENSAYO DE PANDEO 1. Introducción El pandeo es uno de las tres pruebas que se le hacen a un material, este consiste en un desplazamiento transversal a la dirección de la aplicación de la fuerza, esto hasta puede limitar la resistencia por compresión del material para ciertos grados de esbeltez.

2. Objetivos Conocer el fenómeno de falla por inestabilidad en las barras esbeltas que se encuentran sometidas a compresión axial. Conocer la influencia de la longitud y del tipo de apoyo en la magnitud de la fuerza de pandeo de Euler Fp o fuerza limite entre una situación estable y una inestable. 3. Descripción del ensayo En este laboratorio se ensayarán probetas sometidas a fuerzas de compresión axial para comprobar el fenómeno del pandeo y mediante una gráfica de esfuerzo vs esbeltez de la probeta, observar la relación entre ambas variables. 4. Materiales    

Máquina de ensayo hidráulica con bomba manual Vernier, regla metálica Probetas de acero de sección circular con diferentes longitudes Manómetro

5. Ensayo Se realizó la siguiente configuración para cada probeta en la máquina de ensayo Hidráulica con bomba manual:

Figura 1: Configuración del experimento La probeta es sujetada a la maquina hidráulica mediante pines de sujeción a corte, ubicándolo lo mejor posible en el centro de la unión para que la fuerza aplicada sea lo más axial posible.

Figura 2: Deformación en la probeta luego del fenómeno de pandeo

Figura 3: Momento crítico del pandeo

Figura 4: Probetas deformadas luego del ensayo de pandeo

6. Análisis de resultados Tabla 1: Resultados del ensayo de pandeo para cada probeta Longitud Diámetro N° (mm) (mm) Área (mm) Inercia (mm^4) Radio de giro (mm) Grado de esbeltez 1 290.00 6.10 29.22 67.97 1.53 190.16 2 247.00 6.25 30.68 74.90 1.56 158.08 3 218.00 6.10 29.22 67.97 1.53 142.95 4 188.00 6.15 29.71 70.22 1.54 122.28

Esfuerza de pandeo Esfuerzo pandeo teórico(Mpa) experimental(Mpa) 57.31 82.94 101.43 138.62

79.27 107.87 150.05 250.67

F teórico(N) 1674.99 2544.57 2964.12 4117.88

Variación F exp(N) (%) 2316.64 38.31% 3309.48 30.06% 4385.07 47.94% 7446.34 80.83%

Para cada una de las probetas se calculó una esbeltez mayor a 100 lo que lo ubica en la zona de Euler por lo que se esperaba la falla por pandeo antes que por fluencia según la siguiente formula:

Esfuerzo(Mpa) vs Esbeltez(λ) 300.00

250.00 200.00 Esfuerzo experimental

150.00

Esfuerzo teórico

100.00 50.00 0.00

0.00

50.00

100.00

150.00

200.00

Para todos los ensayos el esfuerzo critico de pandeo fue mayor al teórico, sin embargo los valores de esfuerzos experimentales también obedecen la tendencia teórica que expresa Euler según su ecuación expuesta antes.

7. Conclusiones y observaciones: Mediante los ensayos realizados se comprobó que la fuerza crítica de pandeo se incrementa a medida que la longitud de las probetas disminuye tal como lo predijo la expresión en de Euler para grados de esbeltez superiores de 100. Finalmente, se deduce que las probetas cortas fallaran por fluencia y las esbeltez fallaran por pandeo. El plano de pandeo es perpendicular a la dirección del pin que pasa a través de los apoyos en el arreglo articulado-articulado debido al grado de libertad presente en la unión, en otras palabras, le es más fácil a la probeta pandearse siguiendo la dirección de giro del pin, en la cual no hay resistencia para el momento flector generado, que a romper el pin.