mecanica de materiales

1. ENSAYO DE TENSIÓN
MENDOZA BORJA DAIRO ENRIQUE
DIRECTOR DEL PROYECTO. ING. DEMÓSTENES DURANGO
UNIVERSIDAD DE CÓRDOBA
MONTERÍA-CÓRDOBA
Resumen
En el proceso de formación del ingeniero mecánico es vital conocer las propiedades de los
materiales empleados, ya que estas nos determinan las aplicaciones que podemos darle a
este en la industria. Para ello es necesario hacer uso de ensayos o pruebas que nos
permitan comprender el comportamiento general de cualquier material cuando es
sometido diferentes tipos de condiciones, ensayos como de tensión, compresión, flexión y
dureza nos brindan la información necesaria a la hora de desarrollar adecuadamente
diseños de componentes, sistemas y procesos que sean confiables y económicos.
El ensayo de tensión es usado para medir la resistencia de un material cuando es
sometido a una fuerza cuasiestática aplicada de manera axial. De esta manera se
determinaran las propiedades de un material por medio de una muestra, en la cual se
busca determinar hasta su última resistencia implicando con esto su deterioro o
destrucción. Este ensayo consiste en medir la deformación que sufre la muestra a medida
que se aplica la fuerza gradualmente, con el fin de conocer ciertas propiedades mecánicas
de materiales como su resistencia, rigidez y ductilidad.
Palabras claves. Esfuerzo, resistencia, rigidez, ductilidad, modulo de elasticidad.
Abstract
In the process of mechanical engineering education is vital to know the properties of the
materials used, as these determine the applications that we can give to this industry. This
requires the use of tests or tests that allow us to understand the general behavior of any
submitted material when different types of conditions, tests like tension, compression,
bending and hardness give us the information necessary to properly design when
developing components, systems and processes that are reliable and economical.
Keywords. Stress, strength, stiffness, ductility, elastic modulus.

2. 1. INTRODUCCIÓN
3. MARCO TEÓRICO
Generalmente los ensayos que se utilizan
para conocer las propiedades de los
materiales son de tipo destructivos, este es
el caso del ensayo de tensión el cual es
utilizado para medir la resistencia de un
material a una fuerza cuasiestática (se
aplicada lentamente). Esta prueba consiste
en alargar una probeta de ensayo por fuerza
de tensión, ejercida gradualmente, con el fin
de conocer ciertas propiedades mecánicas de
materiales en general: su resistencia, rigidez y
ductilidad.
Para conocer las cargas que pueden soportar
los materiales, es necesario efectuar ensayos
que nos permitan medir su comportamiento
en distintas situaciones. El ensayo de tensión
o tracción es de gran importancia para medir
la resistencia a la tensión de materiales este
consiste, en colocar una probeta en una
máquina de ensayo consistente de dos
mordazas, una fija y otra móvil. Se procede a
medir la carga mientras se aplica el
desplazamiento de la mordaza móvil.
A partir de los resultados obtenidos del
ensayo para cierto material podemos
extender dichas propiedades a cualquier tipo
de estructura. En el ensayo de tensión la
fuerza de tensión se aplica sobre una probeta
de forma cilíndrica y tamaño normalizado,
que se maneja universalmente entre los
ingenieros. Este ensayo se lleva a cabo a
temperatura ambiente entre 10ºC y 35ºC.
2. OBJETIVO GENERAL
3.1 estandarización de las probetas.
Conocer algunas propiedades como la
ductilidad, rigidez y resistencia de un
material a partir de una muestra que es
sometida a una fuerza por medio de una
prensa.
2.1 Objetivos específicos
Determinar
los
esfuerzos
deformaciones de las muestras.
y
Dimensiones probetas circulares
G=longitud calibrada
50 mm
D= diámetro sec calibrada 13mm
R= radio zona transición
10mm
A= longitud zona reducida 60mm
L= longitud total aprox
125mm
P= longitud zona sujeción
35mm
C= diámetro zona sujecion 20mm
Realizar la gráfica esfuerzo-deformación
para cada una de las muestras.
Calcular experimentalmente el módulo
de elasticidad de los materiales
empleados.
Para probetas cuadradas
pulgadas) tenemos:
(medidas
en

3. Esfuerzo y deformación ingenieriles
Los resultados de un solo ensayo se aplican a
todos los tamaños y secciones transversales
de especímenes de determinado material,
siempre que se convierta la fuerza en
esfuerzo, y la distancia entre marcas de
calibración se convierta a deformación. El
esfuerzo
ingenieril
(lb/pul^2)
y
la
deformación ingenieril (pul/pul) se definen
con las siguientes ecuaciones:
Esfuerzo ingenieril
Deformación ingenieril
En la curva podemos distinguir dos regiones:
Zona elástica: La región a bajas
deformaciones (hasta el punto P), donde
se cumple la Ley de Hooke:
(E = modulo elástico).
Zona plástica: A partir del punto E. Se
pierde el comportamiento lineal, el valor
de tensión para el cual esta transición
ocurre, es decir, se pasa de deformación
elástica a plástica, es el Límite de
Elasticidad, σy, del material.
Deformación elástica.
Donde:
F=fuerza aplicada.
A0 = área transversal
L= longitud final
Lo= longitud inicial
En esta zona las deformaciones se reparten a
lo largo de la probeta, son de pequeña
magnitud y, si se retirara la carga aplicada, la
probeta recuperaría su forma inicial. Ley de
Hooke: Aplica solamente a la zona elástica de
los materiales y dice que el esfuerzo axial (σ)
es directamente proporcional a la
deformación unitaria axial (ξ) y que la
constante de proporcionalidad entre los dos
es el módulo de elasticidad.
Diagrama de esfuerzo-deformación
El Diagrama Esfuerzo – Deformación es
utilizado cuando se lleva a cabo el ensayo de
Tensión. Este tipo de graficas se pueden
hacer con los datos calculados esfuerzodeformación ingenieriles, o con los datos
correspondientes a esfuerzo – deformación
reales.
Deformación plástica
Definimos como plasticidad a aquella
propiedad que permite al material soportar
una deformación permanente sin fracturarse.
Todo cuerpo al soportar una fuerza aplicada
trata de deformarse en el sentido de

4. aplicación de la fuerza. En el caso del ensayo
de tensión, la fuerza se aplica en dirección de
su eje y por eso se denomina axial, la probeta
se alargara en dirección de su longitud
Modulo de elasticidad o de Young
Es la pendiente de la curva esfuerzodeformación en su región elástica. Esta
relación es la ley de Hooke:
Resistencia a la tensión
La Resistencia a Tensión es la tensión en el
máximo del diagrama tensión-deformación
nominal. Esto corresponde a la máxima
tensión que puede ser soportada por una
estructura a tracción; si esta tensión es
aplicada y mantenida, se producirá la rotura.
Hasta llegar a este punto, toda la
deformación es uniforme en la región
estrecha de la probeta. Cuando se alcanza la
tensión máxima, y se mantiene la fuerza
sobre la probeta esta posteriormente se
fracturara. Esta la podemos calcular así:
Fluencia o cadencia:
Es la deformación brusca de la probeta sin
incremento de la carga aplicada. Este
esfuerzo se da en el límite de la zona de
deformación elástica y la zona de
deformación plástica.
Ductilidad
Es una medida del grado de deformación
plástica que puede ser soportada hasta la
fractura. Un material que experimenta poca o
ninguna deformación plástica se denomina
frágil. La ductilidad puede expresarse
cuantitativamente
como
alargamiento
relativo porcentual, o bien mediante el
porcentaje de reducción de área. El
alargamiento relativo porcentual a rotura,
%EL, es el porcentaje de deformación plástica
a rotura.
El módulo es una medida de la rigidez del
material. Un material rígido, con un alto
módulo de elasticidad, conserva su tamaño y
su forma incluso al ser sometido a una en la
región elástica.
Tenacidad
La tenacidad de un material es un término
mecánico que se utiliza en varios contextos;
en sentido amplio, es una medida de la
capacidad de un material de absorber energía
antes de la fractura. La geometría de la
probeta así como la manera con que se aplica
la carga son importantes en la determinación
de la tenacidad.
4. PROCEDIMIENTO DEL ENSAYO
Se anotan las medidas correspondientes
iníciales a la probeta a ensayar. Se le
hacen las marcas a la probeta para ver en
el término del ensayo hasta que medida
termino.
Se prepara la máquina de ensayo y se
colocan
los
aditamentos
correspondientes usados para sujetar la
probeta. Se procede a bajar la máquina
para que sujete la probeta de la manera
correcta verificar que quede lo mas recta
posible.
Se le coloca el seguro al gato y se
comienza a bombear de modo gradual;
cuando se llegue a la posición
ligeramente por encima de 0 psi, se
establecerá el punto inicial de la prueba,
de esta manera se puede registrar en las
tablas la lectura inicial del calibrador
instalado en la máquina.

5. Accionar de nuevo el gato hasta lograr
una lectura en el manómetro de 200 Psi.
Posteriormente se procede a consignar
en la tabla de toma de datos la lectura
del calibrador y el diámetro de la
probeta, de 200 en 200 psi.
Este procedimiento se repite hasta
encontrar de manera experimental el
punto de encuellamiento. Una vez
encontrado este punto dentro de la
práctica se procederá a aplicar presiones
pequeñas de manera lenta, para lograr
con esto captar las variaciones de
presiones y poder consignar de esta
manera los datos en las respectivas
tablas.
para posteriormente generar la gráfica
esfuerzo-deformación.
Calibrador de Vernier
Para tomar las medidas de las probetas
con las que se realizara el ensayo.
Probetas.
Son las muestras a las que les va a realizar el
estudio.
Se afloja el gato, la mesa móvil superior
retorna a su posición inicial y se aflojan
las mordazas de la máquina.
Una vez se cuenten con todos los datos
experimentales, el estudiante procederá
a realizar los cálculos pertinentes y de
esta manera realizar el análisis de los
resultados obtenidos en la práctica.
6. BIBLIOGRAFIA
5. EQUIPO UTILIZADO
Maquina universal de ensayos
La máquina de ensayo de tensión
(máquina universal)
cuenta con un
marco en el cual se encuentran dos
mordazas: una fija y una móvil. La
mordaza móvil, por lo general, se mueve
mediante un tornillo sin fin o un
mecanismo hidráulico. Como datos de
entrada requiere la longitud calibrada y el
área de sección transversal de la probeta
•ASKELAND, Donal R., “Ciencia e Ingeniería
de los Materiales”, Thomson Editores.
México, 1998.
•William F. Smith. Tercera edición.
Fundamentos de la ciencia e ingeniería de
materiales.
•William D. Callister Jr. Editorial Reverte S.A.
Introducción a la ciencia e ingeniería de
materiales.