INFORME ENSAYO DE FLEXION

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ENSAYO DE FLEXION
PRESENTADO POR:
PRESENTADO A:
FACULTAD DE INGENIERIA
PROGRAMA: MECANICA
UNIVERSIDAD DE LA GUAJIRA
RIOHACHA - LA GUAJIRA
2023
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INTRODUCCION
En el siguiente informe analizaremos que cuando se aplica una carga de flexión a
una viga o muestra alargada, se producen momentos internos y deformaciones
que dan como resultado la curvatura del material. La respuesta del material a esta
carga está influenciada por su resistencia, rigidez y geometría. La prueba de tres
puntos es la forma más popular de realizar la prueba de flexión entre diversos
enfoques. Al aplicar presión al centro de la muestra, lo que resulta en un momento
de flexión, la muestra se sostiene horizontalmente por dos soportes en este
método. A medida que aumenta la carga, se mide la desviación de la muestra y se
calculan los valores de interés, como el momento de flexión, la tensión en la fibra
que está más alejada del eje neutro y la deformación.
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OBJETIVOS.
Analizar el comportamiento de elementos metálicos como bronce, acero al
carbono, y acero inoxidable. Las diferentes propiedades mecánicas de los
materiales sometidos a flexión pura se identifican y determinan de forma práctica.
● La validez de la utilización de la ecuación diferencial de la elástica en la
obtención de vigas sometidas a flexión.
● La validez de despreciar el efecto del cortante en los casos de vigas largas.
● Análisis de resultados.
● Comportamiento de materiales (comparación) a base del análisis de los
resultados.
● Diagramas esfuerzo/ deformación.
● Diagnóstico del análisis de propiedades mecánicas a partir de los datos
obtenidos.
● Utilización de los datos a nivel industrial.
● Manejo de normas ASTM y NTC.
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FUNDAMENTOS TEORICOS
Definición de flexión: se denomina flexión al tipo de deformación que presenta
un elemento estructural alargado en una dirección perpendicular a su eje
longitudinal. Las vigas, las placas y las láminas son ejemplos de estos elementos
que suelen soportar distintos niveles de flexión mecánica.
Ensayo de flexión: Un ensayo de flexión es un método que se utiliza cuando
queremos comprobar la resistencia a la flexión de los materiales, así como otras
propiedades importantes en la innovación de materiales. Los ensayos de flexión
se realizan para de obtener información sobre el comportamiento de flexión del
material a partir de la tensión de flexión en un eje. En el caso de los materiales
frágiles, se determina así la resistencia a la flexión. En el caso de materiales
dúctiles, se determina el límite de fluencia, el mayor ángulo de flexión posible y el
módulo de Young, en caso de una deformación elástica. El objetivo del ensayo de
flexión es determinar las propiedades mecánicas de los materiales relacionadas
con los esfuerzos y flechas (deformaciones) en los puntos máximo y de rotura, y
módulo elástico en flexión teniendo en cuenta la separación entre apoyos
calculada a partir del espesor de la probeta.
COMO SE REALIZA UN ENSAYO DE FLEXIÓN.
En su nivel más básico, un ensayo de flexión se realiza en una máquina de
ensayos universal colocando una muestra en dos yunques de soporte y
doblándola mediante la aplicación de una fuerza en 1 o 2 yunques de carga para
medir sus propiedades. Habitualmente, se utilizan probetas cilíndricas que se
colocan en el centro del útil de control y cuyo diámetro es proporcional a la
anchura de los apoyos. El punzón de prueba se mueve hacia abajo lentamente y a
una velocidad constante para cargar la muestra con una fuerza creciente hasta
que se rompe o alcanza la deformación previamente determinada. La carga
máxima ejercida durante el ensayo de flexión se denomina fuerza de rotura. El
ensayo de flexión produce un esfuerzo de tracción en el lado convexo de la
probeta y un esfuerzo de compresión en el lado cóncavo. Esto crea una zona de
tensión de cizallamiento (deformación o corte producido en un sólido por la acción
de fuerzas opuestas, iguales y paralelas), a lo largo de la línea media. Durante el
ensayo, se registran los valores de la fuerza de flexión y la deformación.
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FLEXIÓN EN VIGAS:
Una viga es un miembro estructural o una parte de una máquina que soporta
cargas transversales (perpendiculares al eje del elemento). La mayor parte de las
vigas se colocan en una posición horizontal y las fuerzas actúan verticalmente
sobre ellas. Las vigas se clasifican de acuerdo con la forma en la cual se apoyan.
Algunos de los tipos más comunes se vigas se muestran en la siguiente figura.
Hay dos tipos de carga que se aplican muy comúnmente en las vigas: cargas
concentradas o puntuales y carga uniformemente distribuidas. Una carga
concentrada se extiende sobre una longitud muy corta de la viga y en los cálculos
se considera que actúa sobre un punto. Una carga uniformemente distribuida es
aquella en la cual la carga se distribuye sobre una longitud determinada o sobre la
longitud total de la viga. El peso de una viga es un ejemplo de una carga
uniformemente distribuida.
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El momento de una fuerza con respecto a un eje es una medida de la capacidad
de la fuerza para provocar una rotación alrededor de ese eje. Matemáticamente,
se define como el producto vectorial entre el vector de posición del punto de
aplicación de la fuerza con respecto al eje y el vector de la fuerza aplicada.
El ensayo de flexión se puede desarrollar aplicando la carga en el centro de la viga
o en los tercios medio de la viga. Esta carga debe aplicarse en forma continua,
lenta y gradualmente.
Un ensayo de flexión sirve para determinar:
● La flecha elástica bajo una fuerza dada.
● La carga correspondiente a una determinada flecha.
● La flecha correspondiente a la fuerza máxima aplicada durante la prueba.
Analizar la prueba para la condición de carga aplicada en el centro de la viga, se
pueden comparar los valores de la flecha, f, dados por la máquina de ensayos con
la solución analítica dada por la teoría de la elasticidad:
La anterior extensión solo aplica hasta cuando el material llega a su límite elástico,
y está comprendida por la inercia del mismo (l) y su módulo de elasticidad (E)
comprendidos desde el eje neutro de la viga.
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Donde:
F: Fuerza Aplicada (N)
L: Distancia entre apoyos (mm)
E: Modulo de elasticidad (N/mm2)
I: Momento de inercia (mm4)
El máximo esfuerzo de flexión está dado por la relación:
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Donde:
M: Modelo flector en la mitad de la viga (N/mm)
c: Distancia de la fibra más alejada de la selección transversal de la viga al eje
neutro (mm)
El ensayo de flexión en tres puntos permite determinar la curva de flecha contra
carga aplicada, la cual es reportada por la maquina universal de ensayos.
El esfuerzo de flexión es el esfuerzo normal que se presenta en la sección recta
de una viga cuando esta se somete a cargas transversales; viene dado por la
expresión:
Donde:
M: Momento flector en la mitad de la viga (N-mm)
S: Modulo de la sección (mm3), 𝑆 = 𝐼𝐶
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REALIZACIÓN DEL ENSAYO.
I. MATERIALES REQUERIDOS.
- Maquina universal de ensayos.
- Calibrador vernier o pie de rey: Para tomar las medidas de las probetas con
las que se realiza el ensayo.
- Muestra de materiales o probetas.
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II. PROCEDIMIENTO
1. Tomar las dimensiones iníciales de las probetas: longitud, diámetro de la
probeta, diámetro de los cilindros de apoyo, zona calibrada y anotarlas.
2. Familiarizarse con la maquina universal e instrumentos de ensayo, y se
colocan los aditamentos correspondientes para sujetarla probeta.
3. Se procede a bajar la máquina para colocar la probeta en el lugar indicado,
asegurando que este lo más centrada posible en la base.
4. Se manipula el software, seleccionando la plantilla correspondiente al
ensayo y se digitan todos los datos necesarios para realizar el ensayo.
5. Se procede a bajar el punzón hasta que casi esté a punto de tocar la
probeta.
6. Se da inicio al ensayo, dando clic en test y se deja avanzar el ensayo.
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Ya realizado el ensayo a cada probeta, obtuvimos las gráficas
esfuerzo-deformación de cada uno de los materiales arrojadas porla maquina
universal.
ACERO AL CARBONO.
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GRAFICA ESFUERZO-DEFORMACION (ACERO AL CARBONO)
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Esfuerzo máximo (Mpa) 700,9868081
Limite elástico (N/m2) 0,003935492 459,268345
Módulo de elasticidad del material (N/m2) 116699,0843
Fuerza Máxima (Mpa) 2190,995605
Flecha (mm) 31,145
BRONCE.
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GRAFICA ESFUERZO-DEFORMACION (BRONCE).
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Esfuerzo máximo (Mpa)
441,626698
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Limite elástico (N/m2)
0,00848495
1 354,702694
Módulo de elasticidad del material (N/m2)
41803,7418
1
Fuerza Máxima (Mpa)
6734,51562
5
Flecha (mm) 54,323
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ACERO INOXIDABLE.
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GRAFICA ESFUERZO-DEFORMACION (ACERO INOXIDABLE).
Esfuerzo máximo (Mpa) 1363,778559
Limite elástico (N/m2) 0,017306725 1084,9285
Módulo de elasticidad del material (N/m2) 62688,25978
Fuerza Máxima (Mpa) 21058,86328
Flecha (mm) 60,435
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TABLA DE DATOS.
ENSAYO Acero al Carbono Acero Inoxidable Bronce
DATOS INICIALES
LONGITUD (CM) 30,9 39,9 31,9
LONGITUD CALIBRADA (CM) 30 40 30
DIAMETRO (MM) 9,45 19,01 19,14
AREA (MM^2) 89,3025 283,8272668 287,722449
DISTANCIA CALIBRADA MM 180 180 180
DATOS FINALES
FUERZA MAXIMA (N) 2190,995605 21058,86328 6734,515625
FLECHA (MM) 31,145 60,435 54,323
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CONCLUSIÓN.
Al realizar el ensayo de flexión, podemos observar que nos puede servir como un
gran medio para evaluar el comportamiento de cargas a flexión. En distinción para
concluir límites de estabilidad estructural, elasticidad y deformación. Al realzar la
experiencia podemos decir que el material con mayor deformación según los
cálculos realizados fue el bronce, con una deformación unitaria de 0,111 mm
siendo así el material con menos rigidez y más flexible en la experiencia realizada.
Por otro lado, el material menos flexible según los cálculos realizados fue el acero
al carbono con una deformación unitaria de 0,0358 mm, siendo así el material más
rígido y menos flexibles de los cuales hemos puesto a prueba en este
ensayo de flexión.
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BIBLIOGRAFIAS.
https://es.wikipedia.org/wiki/Flexi%C3%B3n_mec%C3%A1nica
https://blog.laminasyaceros.com/blog/norma-aisi-para-aceros-inoxidables
https://books.google.com.co/books?id=iCBye0_lEXsC&printsec=frontcover&source
=gbs_ge_summary_r&cad=0#v=onepage&q&f
https://vigaipr.com/blog/norma-astm/
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