ENSAYO_DE_TENSION_Y_ELABORACION_DEL_DIAG

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ENSAYO DE TENSION ELABORACION DE DIAGRAMA 
ESFUERZO VS DEFORMACION 
 
Universidad de la Guajira 
Facultad de ingeniería – programa de Ingeniería Mecánica Página 1 
 
ENSAYO ESFUERZO DEFORMACION, TENSION 
 
 
 
 
 
 
 
PRESENTADO POR: 
 
JOSUE ALCALA GUERRA 
DANIEL TORO GÜETE 
DARWIN MENDOZA PEDROZO 
 
 
 
 
 
 
UNIVERSIDAD DE LA GUAJIRA 
FACULTAD DE INGENIERIA 
PROGRAMA DE INGENIERIA MECANICA 
RIOHACHA - LA GUAJIRA 
2018 
ENSAYO DE TENSION ELABORACION DE DIAGRAMA 
ESFUERZO VS DEFORMACION 
 
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ENSAYO ESFUERZO DEFORMACION, TENSION 
 
 
 
 
 
 
PRESENTADO A: 
ALVARO JOSE COTES TORO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
UNIVERSIDAD DE LA GUAJIRA 
FACULTAD DE INGENIERIA 
PROGRAMA DE INGENIERIA MECANICA 
RIOHACHA - LA GUAJIRA 
2018 
ENSAYO DE TENSION ELABORACION DE DIAGRAMA 
ESFUERZO VS DEFORMACION 
 
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INTRODUCCION 
Un ensayo de tracción consiste en someter a una probeta de dimensiones normalizadas 
o bien de tamaño completo, a una carga uniaxial de tracción que se incrementa 
continuamente hasta producir la rotura de la probeta. Se realiza mediante una máquina 
de ensayo que registra de manera simultánea los valores de carga y elongación 
correspondientes. De esos registros se obtienen ciertos parámetros que caracterizan las 
propiedades mecánicas del material ensayado, tales como la resistencia a la tracción, el 
límite convencional de fluencia, el alargamiento porcentual de rotura y la reducción 
porcentual de área. 
Este ensayo es realizado con el fin de tener un amplio conocimiento de las propiedades 
mecánicas de un material, como la ductilidad, rigidez y resistencia de los materiales al 
ser sometidos a la fuerza de tensión ejercida gradualmente por la maquina universal 
marca United modelo SHFM-600KN. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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OBJETIVOS 
 
 Objetivo General 
Conocer la importancia de la prueba de tensión que se hace en los diferentes materiales 
de ingeniería. 
 Objetivos Específicos 
 
 Estar en capacidad de interpretar los datos arrojados por la práctica para la prueba 
de tensión. 
 
 Conocer las características y especificaciones que se deben tener en los 
materiales a utilizar como las probetas de acero. 
 
 Analizar los resultados y comparar si cumplen con las normas estandarizadas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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MARCO TEORICO 
La resistencia de un material depende de su capacidad para soportar una carga excesiva 
sin presentar deformación o falla. Esta propiedad es inherente al propio material y debe 
determinarse mediante la experimentación. Una de las pruebas más importantes a este 
respecto es el ensayo de tensión. Aunque a partir de esta prueba se pueden establecer 
varias propiedades mecánicas importantes de un material, se utiliza principalmente para 
determinar la relación entre el esfuerzo normal promedio y la deformación normal 
promedio en muchos materiales de ingeniería como metales, cerámicas, polímeros y 
materiales compuestos. 
 
Comportamiento elástico. El comportamiento elástico del material se produce cuando 
las deformaciones en la probeta están dentro de la región triangular. Aquí la curva es en 
realidad una línea recta en la mayor parte de la región, de modo que el esfuerzo es 
proporcional a la deformación. Se dice que el material contenido en esta región es 
elástico lineal. El límite superior del esfuerzo para esta relación lineal se denomina límite 
de proporcionalidad. Si el esfuerzo excede ligeramente el límite de proporcionalidad, la 
curva tiende a doblarse y aplanarse. Esto continúa hasta que el esfuerzo alcanza el límite 
elástico. En este punto, si se retira la carga, la probeta recuperará de nuevo su forma 
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original. Sin embargo, el límite elástico para el acero se determina en muy pocas 
ocasiones, debido que se encuentra muy próximo al límite de proporcionalidad y, por lo 
tanto, es muy difícil de detectar. 
Cedencia o Fluencia. Un ligero aumento en el esfuerzo por encima del límite elástico 
generará un rompimiento del material y ocasionará que éste se deforme de manera 
permanente. Este comportamiento se denomina cedencia, y está indicado por la región 
rectangular (adyacente a la región triangular) de la curva. El esfuerzo que causa la 
cedencia se llama esfuerzo de cedencia o punto de cedencia, y la deformación que se 
produce se denomina deformación plástica. 
Endurecimiento por deformación. Cuando termina la cedencia, la probeta puede 
soportar un aumento de la carga, lo que resulta en una curva que asciende 
continuamente pero que se vuelve más plana hasta llegar a un esfuerzo máximo 
conocido como esfuerzo último, su. Este incremento en la curva se llama endurecimiento 
por deformación y se identifica en la figura como la región curva más clara. 
Estricción. Mientras la probeta se alarga hasta llegar al esfuerzo último, el área de su 
sección transversal se reduce. Esta reducción es bastante uniforme en toda la longitud 
calibrada de la probeta; sin embargo, justo después del esfuerzo último, el área de la 
sección transversal comenzará a disminuir en una región localizada de la probeta. En 
consecuencia, suele formarse una constricción o “cuello” en dicha región a medida que 
la probeta se alarga aún más. 
 
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NORMAS DE REFERENCIA 
NORMAS ASTM A370. Estos métodos de ensayos cubren los procedimientos y 
definiciones para las pruebas del ensayo de tracción las definiciones estándar para 
ensayos mecánicos de productos de los ceros, aceros inoxidables y aleaciones 
relacionadas. Los diversos ensayos mecánicos descritos que se utilizan para determinar 
las propiedades requeridas en las especificaciones del producto. 
NORMAS ASTM E83. Practica de verificación y clasificación de los extensómetros 
NORMAS NTC 2289. Normas Colombianas para caracterización de barras corrugadas 
y lisas de acero de baja aleación, para refuerzo de concreto. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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MATERIALES 
 
Para el ensayo de tensión se utilizaron los siguientes materiales: 
 
 Maquina universal de ensayos (United modelo SHFM-600KN) 
 
 
 
 Calibrador: para tomar las medidas de las probetas con las que se realiza el ensayo 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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 Probetas de ensayo: 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Cinta métrica: 
 
 
 
 
 
PROCEDIMIENTO 
 
1. Tomamos las dimensiones iniciales de las probetas: longitud, diámetro, etc. y las 
anotamos. 
2. Nos familiarizamos con la maquina universal e instrumentos de ensayo, y 
colocamos los aditamentos correspondientespara sujetar la probeta 
3. Manipulamos el software, seleccionamos la plantilla correspondiente al ensayo y 
digitamos todos los datos necesarios para realizar el ensayo 
4. Medimos y tomamos las anotaciones de longitud entre puntos o zona calibrada. 
5. Procedimos a bajar la máquina para colocar la probeta en el lugar indicado, 
asegurándonos que este lo más central posible en la base. 
6. Después de asegurarnos que la probeta estaba bien ajustada le dimos inicio al 
desarrollo del ensayo 
7. Tomamos los datos últimos al referenciar la rotura de la probeta 
 
 
 
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OBJETIVO DE LA PRÁCTICA 
 Realizar la gráfica esfuerzo vs deformación. CON UNA HERRAMIENTA 
TECNOLOGICA Y HOJA MILIMETRADA 
 Calcular los diferentes límites que encontramos en la gráfica. 
 Calcular el límite de cedencia convencional. 
 Calcular módulo de elasticidad 
 Calcular % de elongación, deformación, % de reducción de área 
 Verificar con las normas si las probetas estandarizadas se cumplen 
 Variación de error en el inicio y como afectan los resultados 
 Comparar los resultados obtenidos en la barra lisa y en la probeta estandarizada 
y a qué norma se encuentra cada una 
 Calcular resiliencia 
 Calcular tenacidad 
 
ANALISIS Y RESULTADOS 
Descripción del Comportamiento de las probetas 
Los diagramas de esfuerzo-deformación para la mayoría de los materiales de ingeniería 
presentan una relación lineal entre el esfuerzo y la deformación dentro de la región 
elástica, el cual nos da a entender que, para los diferentes puntos comprendidos en esta 
zona, la pendiente de “esfuerzo-deformación” siempre será la misma y, además, el 
material recuperará la forma inicial una vez que la carga (esfuerzo) sea retirada; a esta 
área triangular debajo de la pendiente la llamamos región elástica y al último punto de 
ésta límite de proporcionalidad, el cual consiste en el último punto de esta relación 
lineal, a continuación la gráfica comenzará a reflejar una pequeña curvatura, a la que se 
le denomina límite elástico; por encima de este punto tenemos que mayores esfuerzos 
generan un rompimiento en el material y ocasionará que este se deforme de manera 
permanente, es decir, que no recuperará su forma inicial. 
Siguiente a este punto encontramos el límite de fluencia, que se comprende por un 
punto superior y un punto inferior, en toda esta región el material tiene una gran 
deformación sin ningún incremento en la carga hasta llegar al punto inferior de fluencia, 
donde empieza el endurecimiento por deformación, y nuevamente opone resistencia 
a la carga aplicada pero con deformaciones significativas y permanentes hasta llegar al 
límite de rotura o esfuerzo último, donde el material pierde completa resistencia y 
continúa su deformación entrando en la zona que conocemos como estricción, en la que 
el área del material se reduce hasta que se produce la fractura. 
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En ambas probetas se observa con claridad la estricción que ocurre justo antes de su 
falla. Lo anterior ocasiona una fractura típica de “copa y cono”, la cual es característica 
de los materiales dúctiles. 
 
VARILLA LISA 30 CM PROBETA ESTANDARIZADA 
 
ENSAYO BARRA LISA 
 
DATOS INICIALES 
 
LONGITUD (CM) 30,9 
LONGITUD CALIBRADA 
(CM) 
10,3 
 
DIAMETRO (MM) 12,73 12,71 12,68 12,8 
AREA (MM^2) 187,395618 
 
DATOS FINALES 
 
LONGITUD (CM) 36,5 
LONGITUD CALIBRADA 
(CM) 10,216 
DIAMETRO (MM) 7,87 
ESFUERZO MAXIMO 505922,6275 
 
 
 
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FORMULAS APLICADAS 
Módulo de elasticidad 𝑬 = 𝜎𝜀 𝑬 = 34860757,83 
Módulo de resiliencia 
𝒖𝒓 = 12 𝜎𝑝𝑙𝜖𝑝𝑙 = 12 𝜎𝑝𝑙2𝐸 𝒖𝒓 = 1411,8607 𝐽 𝑚3⁄ 
Módulo de tenacidad 
𝒖𝒕 = 12 𝜎𝑢𝑙𝜖𝑢𝑙 = 12 𝜎𝑢𝑙2𝐸 𝒖𝒕 = 41966,282 𝐽 𝑚3⁄ 
Porcentaje de elongación 
𝜀 = 𝛿𝐿° ∗ 100 𝜺 = 𝟏𝟖, 𝟏𝟐𝟐𝟗 % 
Porcentaje de Reducción de área 
𝑹𝑨 = 𝑨𝒐 − 𝑨𝒇𝑨𝒐 (𝟏𝟎𝟎) 𝐑𝐀 = −𝟔𝟏, 𝟕𝟖 % 
Deformación 
𝜺 = 𝟑𝟔, 𝟓 − 𝟑𝟎, 𝟗 𝐜𝐦𝟑𝟎, 𝟗 𝐜𝐦 𝛆 = 𝟏. 𝟒𝟑 
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ENSAYO BARRA ESTANDARIZADA 
 
DATOS INICIALES 
 
 
 
 
LONGITUD (CM) 23,6 
LONGITUD CALIBRADA 
(CM) 
5,345 
DIAMETRO (MM) 8,92 8,88 8,98 8,9 
AREA (MM^2) 62,4913 
DATOS FINALES 
 
 
 
 
LONGITUD (CM) 25,3 
LONGITUD CALIBRADA 
(CM) 
6,636 
DIAMETRO (MM) 5,57 
ESFUERZO MAXIMO 
 
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FORMULAS APLICADAS 
Módulo elástico 𝑬 = 𝜎𝜀 𝑬 = 43715852,44 
Módulo de resiliencia 
𝒖𝒓 = 12 𝜎𝑝𝑙𝜖𝑝𝑙 = 12 𝜎𝑝𝑙2𝐸 𝒖𝒓 = 1295,9564 𝐽 𝑚3⁄ 
Módulo de tenacidad 
𝒖𝒕 = 12 𝜎𝑢𝑙𝜖𝑢𝑙 = 12 𝜎𝑢𝑙2𝐸 𝒖𝒕 = 26442,2951 𝐽 𝑚3⁄ 
Porcentaje de elongación 
𝜺 = 𝛿𝐿° ∗ 100 𝜺 = −𝟕, 𝟐𝟎𝟑𝟑 % 
Porcentaje de Reducción de área 
𝑹𝑨 = 𝑨𝒐 − 𝑨𝒇𝑨𝒐 (𝟏𝟎𝟎) 𝐑𝐀 = 𝟏𝟓𝟔, 𝟒𝟓𝟗𝟖 % 
Deformación 
𝜺 = 𝟐𝟑, 𝟔 − 𝟐𝟓, 𝟑 𝐜𝐦 23,6𝐜𝐦 𝛆 = 𝟎, 𝟎𝟎𝟕𝟐𝟎𝟑 
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DISCUSIÓN Y COMPARACIÓN 
Luego de la obtención de los resultados y hacer los respectivos análisis, llegamos a las 
siguientes conclusiones: 
La probeta estandarizada tiene una medida y sección transversal circular constante con 
extremos más grandes, de modo que la falla no se produzca en las empuñaduras 
La variación del error se presenta por el ajuste de las mordazas con las probetas, por lo 
que los datos no inician desde un 0,0. También puede presentarse por una falla en la 
máquina o por un mal ajuste de calibración. Esta variación de error afecta en la toma de 
datos por lo que no tenemos un inicio definido. 
la resiliencia de un material representa su capacidad de absorber la energía sin 
experimentar ningún tipo de daño permanente. Dado que en los resultados la varilla lisa 
presenta mayor resiliencia que la barra estandarizada, decimos que ésta (barra lisa) 
presenta una zona elástica mayor. 
La tenacidad indica la densidad de la energía de deformación del material justo antes de 
fracturarse. De acuerdo con los resultados, la varilla lisa tiene una mayor resistencia a la 
deformación con respecto a la barra estandarizada. 
 
 
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CONCLUSION 
En esta práctica pudimos observar lo importante que es el ensayo de tensión y la 
importancia que tiene dentro de la ingeniería ya que lo podemos tomar en cuenta para el 
diseño de estructuras y saber cuándo un elemento está siendo sometido a tensión y el 
estado en el que se encuentra el material. En este ensayo notamos como fue aplicada 
una carga a través de las mordazas, al mismotiempo ocurría un desplazamiento la 
probeta dentro de la máquina, la cual fue estirándose hasta que sufrió la fractura, también 
se pudieron observar conceptos como carga, módulo de elasticidad, esfuerzos etc. Ya 
no solo nos quedamos con el conocimiento de forma teórica como cuando se realiza un 
ejercicio en salón de clases que generando una figura nos da la idea del ensayo si no 
que ya en la práctica se puede observar de una mejor manera con la interacción 
necesaria para que se compruebe estos conceptos que nos son dados por nuestro 
profesor.