MECÁNICA DEL SÓLIDO REAL

MECANICA DEL SOLIDO REAL / Máquinas
PRACTICAS DE LABORATORIO. Curso 2011-12
ACTIVIDAD Nº 1: ENSAYO DE TRACCIÓN EN RÉGIMEN
ELASTOPLÁSTICO
Material del ensayo
.- Máquina didáctica de tracción
.- Una probeta de policarbonato (material dúctil).
.- Rotulador indeleble
.- Pie de rey
Realización del ensayo
1.- Tome una probeta y, con el rotulador indeleble, anote en un extremo el número de su
equipo. Con el pie de rey, mida la anchura y el espesor de la zona central de la probeta.
Mida la longitud ℓ0 de la zona central de sección constante
2.- Anote la rigidez K de la barra dinamométrica. Recuerde que la carga de ensayo se
mide registrando el número de divisiones recorrido por la aguja grande del comparador
izquierdo y multiplicándolo por la rigidez K de la barra dinamométrica
3.- Monte la probeta en la máquina y haga tres precarga sucesivas de 5 divisiones del
comparador izquierdo. Deje la probeta descargada pero sin holgura (que no quede
suelta) y ponga a cero los dos comparadores (se consigue girando el anillo estriado que
rodea el comparador … ¡no toque el cilindro del extremo!)
4.- Distribución del trabajo previa al ensayo. LEA CON ATENCIÓN ESTE
PUNTO ANTES DE REALIZAR EL ENSAYO
Un miembro del equipo se ocupará de controlar el comparador derecho.
Este comparador registra el desplazamiento hacia la derecha de la mordaza
derecha (cada división recorrida por la aguja grande son 0,01mm). Durante el
ensayo irá girando a derechas el disco de aplicación de carga de forma que la aguja
del comparador derecho se mueva lentamente y a velocidad constante. Cada vez
que la aguja recorra 10 divisiones dará un aviso al compañero que controla el
comparador izquierdo. Éste leerá en voz alta el registro del comparador izquierdo
para que un tercer compañero lo anote en una tabla de resultados. Se procederá
así hasta la rotura de la probeta sin detener en ningún momento la aplicación de
carga y manteniendo constante la velocidad de giro de la aguja del comparador
derecho (se trata, por tanto, de un ensayo de tracción a velocidad de deformación
constante).
Prepare una tabla de resultados con las siguientes columnas:
1.- Registro del comparador derecho (0 , 10 , 20 , 30 …. Divisiones)
2.- Registro del comparador izquierdo (Divisiones)
3.- Carga aplicada (registro del comparador izquierdo multiplicado por K )
4.- Alargamiento de la probeta:
(Registro del comparador derecho – Registro del izquierdo) x 100 mm
5.- Tensión en la zona central de la probeta
6.- Deformación en la zona central de longitud inicial ℓ0
5.- Realización del ensayo. Rellene las columnas 1 y 2
Interpretación de resultados
.- En una hoja de cálculo complete la tabla de resultados. Con los resultados
experimentales trace una gráfica de puntos de Tensión / Deformación
.- Ajuste una Ley Potencial Bilineal y determine los parámetros
.- Ajuste una Ley de Ramberg-Osgood y determine los parámetros
.- Sobre la gráfica de puntos experimentales, dibuje superpuestas las gráficas de ambas
leyes
PRACTICAS DE LABORATORIO. Curso 2011-12
ACTIVIDAD Nº 2: ENSAYOS DE ROTURA FRAGIL
Material del ensayo
.- Máquina didáctica de tracción
.- Cuatro probetas de metacrilato (material frágil).
.- Rotulador indeleble
.- Pie de rey
.- Útiles y cuchilla para practicar grietas de distinta profundidad en uno de los bordes
centrales de las probetas.
Hay tres útiles designados respectivamente por: 0,3 , 0,6 , y 0,9. La numeración
corresponde a la profundidad aproximada de la grieta que se puede practicar con cada
útil.
.- Microscopio de 20 aumentos para medir la profundidad de la grieta
Realización de ensayos
1.- Tome una probeta y retire la capa de plástico protector. Con el rotulador indeleble
anote en un extremo el número su equipo y en el otro el número 1 rodeado con un
círculo. Con el pie de rey, mida la anchura y el espesor de la zona central de la probeta
2.- Anote la rigidez K de la barra dinamométrica. Recuerde que la carga de ensayo se
mide registrando el número de divisiones recorrido por la aguja grande del comparador
izquierdo y multiplicándolo por la rigidez K de la barra dinamométrica
3.- Monte la probeta en la máquina y haga tres precarga sucesivas de 5 divisiones del
comparador izquierdo. Deje la probeta descargada pero sin holgura (que no quede
suelta) y ponga a cero el comparador izquierdo (se consigue girando el anillo estriado
que rodea el comparador … ¡no toque el cilindro del extremo!)
4.- Ensaye a tracción la Probeta 1 y obtenga la carga de rotura (no es necesario obtener
el alargamiento, por tanto, ignore el comparador derecho).
Determine la tensión de rotura σrot.1(a1=0)
(La a1 es la profundidad de la grieta, que en este caso es nula al estar intacta la
probeta)
5.- Tome otra probeta y retire la capa de plástico protector. Con el rotulador indeleble
anote en un extremo el número su equipo y en el otro el número 2 rodeado con un
círculo. Con el pie de rey, mida la anchura y el espesor de la zona central de la probeta
6.- Monte la probeta en el útil de número 0,3 , y, con la cuchilla practique una grieta
7.- Mida la profundidad de la grieta, a2 , con el microscopio. Para ello, coloque la
probeta bajo el visor, enfoque girando la rueda de la izquierda, disponga la probeta de
manera que la línea central vertical del visor quede superpuesta con el borde en donde
está la grieta, anote la lectura de distancia que suministra el miscroscopio (mm en la
regleta graduada central, y centésimas de mm en el disco de la derecha)
8.- Manipulando la rueda derecha, desplace el visor hasta que la línea vertical quede
justamente sobre el fondo de la grieta. Anote la nueva distancia. Hallando la diferencia
con la anterior habrá obtenido la profundidad de la grieta
9.- Monte la probeta en la máquina y haga tres precarga sucesivas de 5 divisiones del
comparador izquierdo. Deje la probeta descargada pero sin holgura (que no quede
suelta) y ponga a cero el comparador izquierdo (se consigue girando el anillo estriado
que rodea el comparador … ¡no toque el cilindro del extremo!)
10.- Ensaye a tracción la Probeta 2 y determine la tensión de rotura σrot.2(a2)
11.- Tome otra probeta y repita los pasos 5 (anote en el extremo el número 3 rodeado
con un círculo), 6 (empleando ahora el útil de número 0,6), 7, 8, 9 y 10
12.- Tome otra probeta y repita los pasos 5 (anote en el extremo el número 4 rodeado
con un círculo), 6 (empleando ahora el útil de número 0,9), 7, 8, 9 y 10
Interpretación de resultados
Según la Teoría de la Rotura Frágil, la tensión crítica o de rotura para este
ensayo es:
KI c
 crít.   rot . a  
Y a
siendo KI c el factor de intensidad de tensiones crítico del material
(para el metacrilato, K I c  1 MPa m  1 MPa 1000mm )
y la Y es un factor dependiente de la geometría y del estado de carga que para este
ensayo tiene la expresión:
2
3
a
a
a
a
Y  1,12  0,231   10,55   21,72   31,39 
h
h
h
h
4
Con una hoja de cálculo trace la característica teórica (emplee para la a el
rango de valores comprendido entre 0,01mm y 1mm )
 rot . a
MPa
/ a
mm
Señale sobre la misma los puntos correspondientes a los 4 ensayos y
comente el resultado