1. Materiales Prácticas de laboratorio
PRACTICA 6:
ENSAYO DE FLEXION ESTATICO
David Bueno Sáenz
Grado ingeniería mecánica
Grupo Laboratorio A-3
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ENSAYO DE FLEXION ESTATICO
OBJETIVO
Los objetivos de esta práctica consisten en:
• Realizar un ensayo de flexión estático para poder caracterizar las propiedades algunas propiedades
mecánicas de un metal mediante su comportamiento tensión-deformación.
• Familiarizarse con el empleo de estas técnicas, la normativa existente para los ensayos, las
unidades de medida, los valores característicos y la nomenclatura asociada a los resultados.
MATERIAL
► Una probeta de metal F1140 aprobadas por I.S.O (C45; Acero no aleado con un 0,45% de
carbono sin impurezas) de sección circular de las siguientes dimensiones (según ensayo
normalizado):
L=380 mm largo
φ = 12,05mm
Imagen 1: Probeta para el ensayo de tracción
► Calibre
► Reloj comparador
► Maquina universal de tracción compresión y flexión estática
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Imagen 2: Maquina universal de tracción compresión y flexión estática
FUNDAMENTO
El comportamiento tensión-deformación de cerámicas frágiles no se suele describir con el ensayo de
tracción, porque es difícil prepara las probetas y los resultados a tracción y compresión son muy distintos
por ello se recurre a los ensayos de flexión en los cuales se combinan ambas fuerzas (por la parte superior
el material es sometido a fuerzas de compresión, mientras que por la parte inferior es sometido a fuerzas
de tracción).
Se denomina, por tanto, flexión al tipo de deformación que presenta un elemento estructural alargado
en una dirección perpendicular a su eje longitudinal. Un caso típico son las vigas, las que están diseñas
para trabajar, principalmente, por flexión.
Mediante estos ensayos se pueden observar un módulo de elasticidad y una resistencia a la flexión
(Similar a la resistencia a la tensión).
Este ensayo se basa en la aplicación de una fuerza al centro de una barra soportada en cada extremo,
para determinar la resistencia del material hacia una carga estática o aplicada lentamente.
Como resultado se obtiene la flecha máxima que es el valor de máxima deformación el cual suele darse
en el punto medio de la barra (donde se aplica la carga)
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El caso común, en la práctica, de un elemento estructural sometido a flexión es una viga afectada por
cargas transversales. La flexión puede también causarse por momentos o pares tales como, por ejemplo,
los que pueden resultar de cargas excéntricas paralelas al eje longitudinal de una pieza. Por conveniencia,
sin embargo, los esfuerzos a flexión pueden considerarse separadamente y en los ensayos para determinar
el comportamiento de los materiales en flexión.
En nuestro caso, para realizar este experimento recurrimos a una máquina universal de ensayo por
compresión, tracción y flexión en la cual colocamos una barra metálica, cuyas propiedades a flexión
quisimos determinar (dimensiones y características según ensayos normalizados de flexión), biapoyada en
sus extremos y la sometimos a flexión mediante una pieza con un determinado radio de acuerdo (según
experimento normalizado) que incidía en la pieza al estar fijado a la parte móvil de la prensa.
Se utilizó un reloj comparador conectado a la parte móvil para determinar el valor absoluto de la
flexión en función de la carga aplicada (regulada y dada por la máquina de ensayo).
Esquema 1: Esquema sobre el ensayo de flexión
El reloj comparador poseía la siguiente escala de medición:
• Aguja grande: mide en micras (200 divisiones * 5 =1000 divisiones de mm = 1
micra/división)
• Aguja pequeña: 1 División de la aguja = 1/5mm = 1 vueltas de la aguja pequeña
De tal forma que la flecha máxima se obtuvo de la siguiente manera:
f = Apequeña / 5 + Agrande / 1000
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DESARROLLO DE LA PRÁCTICA
Se colocó la probeta cilíndrica de manera biapoyada (como se indica en el esquema anterior) sobre
la máquina universal de ensayos con una distancia entre apoyos de 330mm (L´=330 mm distancia
entre apoyos).
Se fijo sobre la parte móvil de la prensa o vástago hidráulico una pieza con un radio de acuerdo
determinado cuyo contacto con la probeta, por aproximación del elemento móvil de la máquina,
aplicó la fuerza flexiva sobre la misma.
Se aproximo la pieza o elemento móvil con el que aplicamos la carga hasta estar en contacto con
la probeta y entonces apoyamos un reloj comparador sobre la cara plana de esta pieza o elemento
móvil de manera que pudiésemos determinar el valor de la flecha máxima (deformación) cuando
aplicásemos la carga flexiva.
Por último se aplico una carga flexiva de 100kp y se anotó el resultado de la flecha máxima sobre
el reloj comparador.
Imagen 2: Ensayo de flexión (probeta + reloj comparador)
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RESULTADOS
Se obtuvo la siguiente medida para la flecha máxima:
• Aguja grande: 14 vueltas completas + 184 divisiones
• Aguja pequeña : 14 divisiones
De tal forma que la flecha máxima que se obtuvo fue la siguiente:
f = Apequeña / 5 + Agrande / 1000 = 14 / 5 + 184 / 1000 = 2,984mm
Con estos datos, teniendo en cuenta el momento de inercia de la probeta:
πr 4 π ⋅ 0.006025 4
I= = = 1,03 ⋅10 −9 Kgm 2
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Determinamos el módulo elástico del material de la siguiente manera:
F ⋅ L3 100 ⋅ 9,8 ⋅ 0,333
E= = = 23394657430 pa = 233,94Gpa
48 ⋅ I ⋅ f 48 ⋅1,03 ⋅10 −9 ⋅ 0,002984
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CONCLUSIÓN
Mediante este ensayo hemos conseguido:
1. Caracterizar y diferenciar las propiedades mecánicas de algunos materiales frágiles determinando
su módulo de flexión. Realmente esta práctica sirvió para atender a la forma y el procedimiento y
no el valor obtenido puesto que en el momento de realizarla, la unidad de medida de los resultados
no funcionaba y se supuso un valor de 100 kp de carga aplicada por lo que el módulo obtenido
puede no ser nada representativo. Posiblemente el valor obtenido sea mas bajo del que
corresponde puesto que hemos supuesto un valor de carga aplicada bastante bajo para una flecha
de casi 3 mm.
2. Familiarizarnos con estas técnicas de ensayo, sus fundamentos y objetivos.
3. Familiarizarnos un poco más con el empleo de herramientas en el laboratorio.
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