Ensayo de Flexion IMPRIMIR
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LABORATORIO DE RESISTENCIA DE MATERIALES
ENSAYO DE FLEXION
PROFESOR
ING. JORGE GONZALES C
UNIVERSIDAD DE LA COSTA CUC
FACULTAD DE INGENIERIA
GRUPO AD
BARRANQUILLA
1/11/2013
1
CONTENIDO
Pág.
1. INTRODUCCION……………….…………….………………………….….….3
2. OBJETIVOS………………………………………..…………………………....4
2.1. Objetivo general……………………………………………………….…...4
2.2. Objetivos específicos………………………………………………….…..4
3. MARCO TEORICO……………………...……………………………………...5
3.1. Flexión……………………………………………………………….......….5
3.2. Curvatura……………………...……………………….………..................6
3.3. Deflexión………...………......................................................................6
3.4. Ensayo de flexión ………………………………………………...………..7
3.5. Módulo de elasticidad………………………………………………………7
3.6. Resistencia de flexión………………………………………………………8
3.7. Comportamiento de los materiales sometidos a flexión……………….8
3.8. Fallas por flexión…………………………………………………………….9
3.9. Diagrama de fuerza aplicada y deflexión……………………………….11
3.10. Campos de aplicación…………………………………………………....11
4. MATERIALES Y EQUIPO………………………………………..…………....12
5. MONTAJE Y PROCEDIMIENTO………………………………..…………....13
6. CALCULOS …………………………………..…………..………………….....14
7. ANALISIS DE RESULTADO………………………………………………......28
8. CONCLUSION…...…………………………..………………...……………....29
9. BIBLIOGRAFIA…………………………………………………………………26
2
1. INTRODUCCION
El ensayo aplicado en esta práctica es el ensayo de flexión el cual se usa para determinar las propiedades de los materiales frágiles en tensión. Se pueden observar un módulo de elasticidad y una resistencia a la flexión (Similar a la resistencia a la tensión).
En ingeniería se denomina flexión al tipo de deformación que presenta un elemento estructural Alargado en una dirección perpendicular a su eje longitudinal. El término "alargado" se aplica cuando una dimensión es dominante frente a las otras. Un caso típico son las Vigas, las que están diseñas para trabajar, principalmente, por flexión. Igualmente, el Concepto de flexión se extiende a elementos estructurales superficiales como placas o láminas.
El ensayo de flexión 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. Normalmente se usa para materiales frágiles básicamente el ensayo que aplicamos en esta práctica es un método para medir la ductilidad de ciertos materiales. No hay términos estandarizados para presentar los resultados de los ensayos de flexión en amplias clases de materiales; por el contrario, se aplican términos asociados a los ensayos de flexión a formas o tipos específicos de materiales. Por ejemplo, las especificaciones de materiales a veces requieren que una probeta se flexione hasta un diámetro interior especificado (ASTM A-360, productos de acero). En ASTM E-190 se proporciona un ensayo de flexión para comprobar la ductilidad de las uniones soldadas. Una descripción de la fractura o fotografías se usan para reportar los resultados de los ensayos de madera. (ASTM D-1037).
3
2. OBJETIVOS
2.1 OBJETIVO GENERAL
Determinar experimentalmente algunas propiedades mecánicas (esfuerzo de
rotura, módulo de elasticidad) de los materiales, para el caso de solicitación a
flexión.
2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS Calcular el esfuerzo máximo a tensión Calcular el modulo de elasticidad Calcular el radio de curvatura Calcular la curvatura
4
3. MARCO TEORICO
3.1 FLEXIÓN
Cuando un sólido está sujeto por uno de sus extremos y por el otro está sometido
a una fuerza P que actúa perpendicularmente a su eje, se dice que está sometido
a un esfuerzo de flexión.
También surge un esfuerzo de flexión en un cuerpo cuando está sujeto por sus
dos extremos y se aplica una carga sobre él.
5
Una viga es un elemento estructural diseñado para soportar cargas aplicadas en
diferentes puntos de su longitud. En la mayoría de los casos, estas cargas son
perpendiculares al eje principal de la viga y los únicos esfuerzos que se producirán
serán esfuerzos cortantes y momentos flectores. Si en algún caso se aplican
cargas que no sean perpendiculares al eje de la viga, se producirán también
esfuerzos axiales (paralelos al eje principal).
3.1.1 FLEXION SIMPLE
Se dice que la Flexión es Simple cuando la deformada del eje de la barra es una
curva contenida en el plano de las solicitaciones.
Si el plano de las solicitaciones pasa por uno de los ejes principales de inercia de
la sección transversal, entonces la Flexión se denomina Simple o Plana.
3.1.2 FLEXION PURA
Se dice que una pieza está sometida a “flexión pura” cuando se aplica en sus extremos dos pares iguales y opuestos. O de otra forma, cuando de los elementos de reducción N, M, T y C todos son iguales a cero excepto M.
6
3.2 CURVATURA
Varía a lo largo del eje de la viga. Mide la rapidez con la que la curva abandona la tangente en ese punto. Es una medida del cambio que sufre la dirección del vector tangente a una curva cuando nos movemos a lo largo de esta.
3.3 DEFLEXION
Se entiende por deflexión aquella deformación que sufre un elemento por el efecto de las flexiones internas.
Para determinar la deflexión se aplican las leyes que relacionan las fuerzas y desplazamientos utilizando dos tipos de métodos de cálculo: los geométricos y los de energía.
Métodos geométricos: aplicación directa de ecuaciones de equilibrio, ecuaciones de compatibilidad y leyes constitutivas del material (elástico-lineal).
Métodos de energía: en estos métodos las ecuaciones de equilibrio o de compatibilidad se reemplazan por un principio de energía y se combinan con las leyes constitutivas del material.
Aunque en vigas y marcos las deformaciones se presentan principalmente por flexión, las deformaciones por esfuerzos axiales en columnas de marcos y las deformaciones por cortante, sobre todo en elementos altos o profundos no dejan de ser importantes.
En cerchas y armaduras las deflexiones se presentan por la combinación de las deformaciones por carga axial en cada uno de los elementos que la componen.
3.4 ENSAYO DE FLEXIÓN
El ensayo de flexión 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. Normalmente se usa para materiales frágiles El ensayo de flexión se usa para determinar las propiedades de los materiales frágiles en tensión. Se pueden observar un módulo de elasticidad y una resistencia a la flexión (Similar a la resistencia a la tensión).
Para realizar el ensayo de los distintos materiales bajo la acción de este esfuerzo se emplea generalmente a las mismas comportándose como vigas simplemente apoyadas, con la carga concentrada en un punto medio (flexión practica u ordinaria).
7
En estas condiciones además de producirse el momento de flexión requerido, se superpone a un esfuerzo cortante, cuya influencia en el cálculo de la resistencia del material varia con la distancia entre apoyos, debido a que mientras los momentos flectores aumentan o disminuyen con esta, los esfuerzos cortantes se mantienen constantes, como puede comprobarse fácilmente en la figura, por lo que será tanto menor su influencia cuanto mayor sea la luz entre apoyos.
3.5MODULO DE ELASTICIDAS
Módulo de Young o la pendiente de la parte lineal de la curva esfuerzo-deformación en la región elástica. Es una medida de la rigidez de un material; depende de la fuerza de los enlaces interatómicos y de la composición, y no depende mucho de la microestructura.
3.6RESISTENCIA DE LA FLEXION
Esfuerzo necesario para romper un espécimen en un ensayo de flexión. También se le conoce como módulo de ruptura.
La fórmula de la tensión será, como ya sabemos la relación del esfuerzo con la sección donde actúa. El momento flector máximo en la viga es igual:
Mfmax=P (L−d )/4
Siendo P la carga total, L la distancia entre apoyos y d la separación entre las cargas
Si el modulo resistente Wz es:
Wz= P∗d3
32
Remplazando en la fórmula que determina la tensión y considerando el momento flector máximo, obtenemos la “resistencia estática o módulo de rotura de la flexión”.
σ=MfpWz
=( kgmm
mm2)
3.7 COMPORTAMIENTO DE LOS MATERIALES SOMETIDOS A LA FLEXION.
8
Si las fuerzas actúan sobre una pieza de material de tal manera que tiendan a
inducir esfuerzos compresivos sobre una parte de una sección transversal de la
pieza y los esfuerzos tensinos sobre la parte restante, se dice que la pieza está en
flexión. La ilustración común de la acción de 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. Las estructuras y máquinas en servicio, la flexión
puede ir acompañada del esfuerzo directo, el corte transversal, o el corte por
torsión. Por conveniencia, sin embargo, los esfuerzos de flexión pueden
considerarse separadamente y en los ensayos para determinar el comportamiento
de los materiales en flexión; la a tensión usualmente se limita a las vigas.
3.8FALLAS POR FLEXION
La falla puede ocurrir en las vigas debido a una de varias causas, de las cuales se
ofrece una lista a continuación. Aunque estos modos de falla se exponen
primariamente con referencia a las vigas de material dúctil, en sus aspectos
generales son aplicables a cualquier material.
La viga puede fallar por cadencia de las fibras extremas. Cuando el punto
de cadencia es alcanzado en las fibras extremas, la deflexión de la viga
aumenta más rápidamente con respecto a un incremento de carga; y si la
viga tiene una sección gruesa y fuerte o está firmemente empotrada de tal
modo que no pueda torcerse o flambearse, la falla se verifica con un
9
pandeo gradual que finalmente se torna tan grande que la utilidad de la viga
como miembro sustentante queda destruida,
En una viga de largo claro, las fibras en compresión actúan de manera
similar a aquellas en compresión de una columna, y la falla puede tener
lugar por flambeo. El flambeo, el cual generalmente ocurre en dirección
lateral, puede deberse ya sea a la causa primaria o secundaria de la falla.
En una viga en la cual el esfuerzo de flexion excesivo sea la causa primaria
de la falla y en la cual la viga no esté firmemente sostenida contra el
flambeo lateral, el sobreesfuerzo puede ser rápidamente seguido por el
colapso de la viga debido al flambeo lateral, ya que la estabilidad lateral de
la viga es considerablemente disminuida si sus fibras extremas son
esforzadas hasta el punto de cadencia. El flambeo lateral puede ser una
causa primaria de la falla de la viga, caso en el cual el esfuerzo en las fibras
no alcanza la resistencia hasta el punto de cadencia del material antes de
que el flambeo ocurra. El flambeo frecuentemente limita la resistencia de
las vigas angostas.
La falla de los miembros de alma delgada, como una vigueta, puede ocurrir
debido a los esfuerzos excesivos en el alma o por el flambeo del alma bajo
los esfuerzos compresivos diagonales que siempre acompañan a los
esfuerzos cortantes. Si el esfuerzo cortante en el alma alcanza un valor tan
alto como en de la resistencia has el punto de cadencia del material en
corte, la falla de la viga puede esperarse y la manera de la falla
probablemente derivará de alguna acción de flambeo o torsión secundaria.
El esfuerzo compresivo ordinario que siempre acompaña al cortante puede
10
alcanzar un valor tan alto que el flambeo del alma de la viga constituya una
causa primaria de la falla. El peligro de la falla en el alma como una causa
primaria de la falla de la viga existente, en general, solamente para las
vigas cortas con alma delgada.
En aquellas partes de vigas adyacentes a los datos de apoyo que
transmiten las cargas concéntricas o las reacciones las vigas, pueden
establecer esfuerzos compresivos altos, y en las vigas I o canales el
esfuerzo local en aquella parte del alma más cercana a un lado de apoyo
puede tornarse excesivo. Si este esfuerzo local excede la resistencia contra
el punto de cadencia del material en la unión del alma y el patín, la viga
puede fallar primariamente debido a la cadencia de la parte sobre fatigada.
La falla de las vigas de material quebradizo como el hierro fundido y el
concreto simple siempre ocurre por ruptura súbita. Sin embargo cuando
simple siempre ocurre por ruptura súbita. Sin embargo cuando se acerca al
momento de la falla, el eje neutro se desplaza hacia el canto en la
compresión y tiende así a reforzar la viga, la falla finalmente ocurre en las
fibras tensadas porque la resistencia a la tensión de estos materiales es
únicamente una fracción de la resistencia y a la compresión es de
aproximadamente 25% para el hierro fundido y 10% para el concreto.
3.9DIAGRAMA DE FUERZA APLICADA Y DEFLEXION
La obtención del diagrama de fuerza aplicada en función de la deflexión para una
probeta sometida a flexión, es fundamental para determinar el módulo de
elasticidad de la madera. En dicho diagrama, se puede determinar la fuerza de
11
proporcionalidad (límite de la respuesta lineal), la parte no lineal y finalmente, la
fuerza de ruptura.
La zona lineal del gráfico, permite determinar el módulo de elasticidad de la
madera y el esfuerzo normal de proporcionalidad.
3.10 CAMPOS DE APLICACIÓN
El ensayo de flexión se aplica en la industria para determinar constantes elásticas y propiedades de las maderas y materiales en general. También se puede aplicar este ensayo para medir la resistencia de diferentes elementos estructurales usados en la construcción
4. MATERIALES Y EQUIPO
Máquina de ensayo por flexión. Calibrador. Regla de madera de 70x3x0.03 cm Probetas metálicas( Cobre, bronce, aluminio)
Fig 4. Máquina de prueba a flexión Fig 5.Calibrador Fig 6. Regla de madera
12
5. PROCEDIMIENTO Y MONTAJE
Fig 7. Maquina ASTM D-1037 para pruebas de flexión.
1. Primeramente debemos de tener nuestra probeta o regla de madera y nuestra.
2. Se toma la probeta y se coloca en la máquina de ensayo, esta simplemente queda apoyada en sus extremos, por ello, se dice que los momentos en los extremos son cero.
13
3. Se ubica luego el deformimetro en el centro de la regla, cerciorándose que este marque cero.
4. Se procede a aplicar ciertas cargas sobre la probeta y luego se registra su deformación correspondiente.
5. Medir las deflexiones.6. Por ultimo procedemos a sacar nuestros cálculos y a graficas los
valores de carga y deformación registrados.
CÁLCULOS
CÁLCULOS PROBETAS METÁLICAS:
Varillas de aluminio y bronce que están simplemente apoyadas y con una carga puntual en el centro de la luz, calcular: curvatura, radio de curvatura, esfuerzo máximo, deflexión, módulo de elasticidad y realizar los respectivos diagramas de cortante y de momento.
Se someten las varillas a diferentes magnitudes de carga aplicadas en el centro de la luz y se mide su correspondiente deflexión con un dinamómetro. Los resultados son los siguientes:
GRUPO #1 ACERO
FUERZA (N) DEFLEXIÓN (mplg) DEFLEXCIÓN (mm)5 14 0,3556
10 28 0,711215 41 1,0414
Dimensiones de la varilla:
Longitud: 60 cm = 600 mm
Diámetro: 0,8 cm = 8 mm
Inercia: I=π64
d4= π64
(8mm)4=201,061mm4
14
Distancia entre apoyos: 500 mm
σ Flexión=F∗L
π∗R3
Donde:
F: Carga de fractura o ruptura
L: Distancia entre los dos apoyos
R: Radio de probeta
σ Flexión=(15N )∗(500mm)
π∗(4mm)3=37,301MPa
MÓDULO DE FLEXIÓN:
Módulo de flexión(Eflexión)=F∗L3
48∗I∗δ
E flexión=(5N )∗(500mm)3
48∗(201,061mm4 )∗(0,3556mm)
E flexión=182116,45MPa
P=5N 182116,45MPa
P=10N 182136,94MPa
P=15N 186558,32MPa
EPromedio=183603,90Mpa
CURVATURA:
K= MEI
Donde:
M = Máximo momento de flexión; M¿ F∗L4
15
E = Módulo de flexión
I = Momento de inercia
K=F∗L4 EI
=(15N )∗(500mm)
4∗(183603,90Mpa )∗(201,061mm4)
K = 0,0000507/mm
RADIO DE CURVATURA:
ρ= 1K
= 10,0000507 /mm
=19723,86mm
DEFORMACIÓN UNITARIA:
ε= σE
ε= 37,301MPa183603,90Mpa
=0,000203
Distancia entre apoyos: 400 mm
Dimensiones de la varilla:
Longitud: 60 cm = 600 mm
Diámetro: 0,8 cm = 8 mm
Inercia: I=π64
d4= π64
(8mm)4=201,061mm4
Fuerza (N)
Deflexión (mlpg)
Deflexión (mm)
Esfuerzo Flexión
Módulo Flexión (MPa)
Curvatura (1/mm)
Radio Curvatua
D. Unitaria
5 7 0,177829,841 MPa
186487,250,0000400 25000
mm0,00016010 14 0,3556 186487,25
15 21 0,5334 186487,25Prom=186487,25
GRUPO #1 MADERA
Dimensiones de regla:
Longitud: 60 cm = 600 mm
Base = 36 mm
16
Altura = 7 mm
Inercia: I=112
b∗h3= 112
(7mm)∗(36mm)3=1029mm4
Distancia entre apoyos: 500 mm
Fuerza (N)
Deflexión (mlpg)
Deflexión (mm)
Esfuerzo Flexión
Módulo Flexión (MPa)
Curvatura (1/mm)
Radio Curvatua
D. Unitaria
5 98 2,48921,240 MPa
5083,500,000359 2785.51
mm0,00024410 197 5,0038 5057,70
15 296 7,5184 5049,16Prom=5063,45
Distancia entre apoyos: 400 mm
Fuerza (N)
Deflexión (mlpg)
Deflexión (mm)
Esfuerzo Flexión
Módulo Flexión (MPa)
Curvatura (1/mm)
Radio Curvatua
D. Unitaria
5 57 1,44780,992Mpa
4474,910,000287 3484,32
mm0,00022210 114 2,8956 4474,91
15 174 4,4196 4397,76Prom=4449,19
GRUPO #5 COBRE
Dimensiones de la varilla:
Longitud: 60 cm = 600 mm
Diámetro: 0,8 cm = 8 mm
Inercia: I=π64
d4= π64
(8mm)4=201,061mm4
Distancia entre apoyos: 500 mm
σ Flexión=F∗L
π∗R3
Donde:
F: Carga de fractura o ruptura
L: Distancia entre los dos apoyos
17
R: Radio de probeta
σ Flexión=(15N )∗(500mm)
π∗(4mm)3=37,301MPa
Fuerza (N)
Deflexión (mlpg)
Deflexión (mm)
Esfuerzo Flexión
Módulo Flexión (MPa)
Curvatura (1/mm)
Radio Curvatua
D. Unitaria
5 21 0, 533429,841 MPa
121410,970,0000753 13280,21
mm0,00030110 41 1,0414 124372,21
15 61 1,5494 125391,65Prom=123724,94
Distancia entre apoyos: 400 mm
σ Flexión=F∗L
π∗R3
Donde:
F: Carga de fractura o ruptura
L: Distancia entre los dos apoyos
R: Radio de probeta
σ Flexión=(15N )∗(400mm)
π∗(4mm)3=29.84MPa
GRUPO #5 MADERA ABARCON
Distancia entre apoyos: 500 mm
18
Fuerza (N)
Deflexión (mlpg)
Deflexión (mm)
Esfuerzo Flexión
Módulo Flexión (MPa)
Curvatura (1/mm)
Radio Curvatua
D. Unitaria
5 10 0,254029,841 MPa
130191,410,0000400 25000
mm0,00016010 20 0,5080 130191,41
15 30 0,7620 130191,41Prom=130191,41
Fuerza (N)
Deflexión (mlpg)
Deflexión (mm)
Esfuerzo Flexión
Módulo Flexión (MPa)
Curvatura (1/mm)
Radio Curvatua
D. Unitaria
5 395 0,17781,240MPa
71169.120,0000256 39062.5
mm0,000174210 822 0,3556 71169.12
15 No resisteProm=71169.12
Dimensiones de regla:
Longitud: 60 cm = 600 mm
Base = 36 mm
Altura = 7 mm
Inercia: I=112
b∗h3= 112
(7mm)∗(36mm)3=1029mm4
ESFUERZO MÁXIMO:
σ Flexión=3∗F∗L
2∗W∗H 2
Donde:
F: Carga de fractura o ruptura
L: Distancia entre los dos apoyos
W: Ancho del espécimen
H: Altura del espécimen
σ Flexión=3∗(15N )∗(400mm)2∗(7mm)∗(36mm)2
=1,240MPa
GRUPO #3: ALUMINIO
FUERZA (N) DEFLEXIÓN (mplg) DEFLEXCIÓN (mm)5 40 1,016
10 80 2,03215 121 3,0734
Dimensiones de la varilla:
Longitud: 60 cm = 600 mm
19
Diámetro: 0,8 cm = 8 mm
Inercia: I=π64
d4= π64
(8mm)4=201,061mm4
Distancia entre apoyos: 500 mm
ESFUERZO MÁXIMO:
σ Flexión=F∗L
π∗R3
Donde:
F: Carga de fractura o ruptura
L: Distancia entre los dos apoyos
R: Radio de probeta
σ Flexión=(15N )∗(500mm)
π∗(4mm)3=37,301MPa
MÓDULO DE FLEXIÓN:
Módulo de flexión(Eflexión)=F∗L3
48∗I∗δ
E flexión=(5N)∗(500mm)3
48∗(201,061mm4 )∗(1,016mm)
E flexión=63740,75MPa
P=5N 63740,75MPa
P=10N 63740,75MPa
P=15N 63213,97MPa
EPromedio=63565,15MPa
CURVATURA:
K= MEI
20
Donde:
M = Máximo momento de flexión; M¿ F∗L4
E = Módulo de flexión
I = Momento de inercia
K=F∗L4 EI
=(15N )∗(500mm)
4∗(63565,15MPa )∗(201,061mm4)
K = 0,000146/mm
RADIO DE CURVATURA:
ρ= 1K
= 10,000146 /mm
=6849,31mm
DEFORMACIÓN UNITARIA:
ε= σE
ε= 37,301MPa63565,15MPa
=0,000586
CÁLCULOS PARA DIAGRAMAS DE MOMENTO Y CORTANTES
21
A
250 mm 250 mm
B
RA= 7,5 N RB= 7,5 N
15 N
Distancia entre apoyos: 400 mm
Dimensiones de la varilla:
Longitud: 60 cm = 600 mm
Diámetro: 0,8 cm = 8 mm
23
Inercia: I=π64
d4= π64
(8mm)4=201,061mm4
Fuerza (N)
Deflexión (mlpg)
Deflexión (mm)
Esfuerzo Flexión
Módulo Flexión (MPa)
Curvatura (1/mm)
Radio Curvatura
D. Unitaria
5 19 0,482629,841 MPa
68705,820,000111 9009 mm 0,00044510 39 0,9906 66944,14
15 60 1,524 65270,53Prom=66973,5
24
B
RB= 7,5 N
15 N
RB= 7,5 N
A
200 mm200 mm
Distancia entre apoyos: 400 mm
Dimensiones de la varilla:
Longitud: 60 cm = 600 mm
Diámetro: 0,8 cm = 8 mm
Inercia: I=π64
d4= π64
(8mm)4=201,061mm4
Fuerza (N)
Deflexión (mlpg)
Deflexión (mm)
Esfuerzo Flexión
Módulo Flexión (MPa)
Curvatura (1/mm)
Radio Curvatura
D. Unitaria
5 14 0,355629,841 MPa
93243,620,000084 11904,76
mm0,00033710 30 0,762 87027,38
15 46 1,1684 85135,48Prom=88468,82
CÁLCULOS PROBETAS DE MADERA:
GRUPO #3: CEIBA
Para unas probetas de ceiba y cedro que están simplemente apoyadas y con una carga puntual en el centro de la luz, calcular: curvatura, radio de curvatura, esfuerzo máximo, deflexión, módulo de elasticidad y realizar los respectivos diagramas de cortante y de momento.
Se someten las varillas a diferentes magnitudes de carga aplicadas en el centro de la luz y se mide su correspondiente deflexión con un dinamómetro. Los resultados son los siguientes:
FUERZA (N) DEFLEXIÓN (mplg) DEFLEXCIÓN (mm)5 650 16,51
10 No se pudo aplicar carga porque con 5N hacía
contacto con la máquina.15
Dimensiones de la varilla:
Longitud: 60 cm = 600 mm
Diámetro: 0,8 cm = 8 mm
Inercia: I=112
b∗h3= 112
(7mm)∗(30mm)3=15750mm4
26
GRUPO #4: CEDRO
FUERZA (N) DEFLEXIÓN (mplg) DEFLEXCIÓN (mm)5 33 0,8382
10 66 1,676415 101 2,5654
Dimensiones de regla:
Longitud: 60 cm = 600 mm
Base = 36 mm
Altura = 7 mm
Inercia: I=112
b∗h3= 112
(7mm)∗(36mm)3=1029mm4
Distancia entre apoyos: 400 mm
ESFUERZO MÁXIMO:
σ Flexión=3∗F∗L
2∗W∗H 2
Donde:
F: Carga de fractura o ruptura
L: Distancia entre los dos apoyos
W: Ancho del espécimen
H: Altura del espécimen
σ Flexión=3∗(15N )∗(400mm)2∗(7mm)∗(36mm)2
=0,992MPa
MÓDULO DE FLEXIÓN:
Módulo de flexión(Eflexión)=F∗L3
4∗W∗H 3∗δ
E flexión=(5N )∗(400mm)3
4∗(36mm )∗(7mm )3∗(0,8382mm)
27
E flexión=7729,39MPa
P=5N 7729,39MPa
P=10N 7729,39MPa
P=15N 7576,34MPa
EPromedio=7678,37MPa
CURVATURA:
K= MEI
Donde:
M = Máximo momento de flexión; M¿ F∗L4
E = Módulo de flexión
I = Momento de inercia
K=F∗L4 EI
=(15N )∗(400mm)
4∗(7678,37MPa )∗(1029mm4)
K = 0,000189/mm
RADIO DE CURVATURA:
ρ= 1K
= 10,000146 /mm
=5291mm
DEFORMACIÓN UNITARIA:
ε= σE
ε= 0,992MPa7678,37MPa
=0,000129
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.
6. ANÁLISIS DE RESULTADOS
1. ¿E módulo de elasticidad es igual en elementos sometidos a tracción, comprensión y flexión?
El módulo de elasticidad de un material nos define la mayor o menor capacidad de un material de deformarse bajo tensiones y puede ser interpretado como la rigidez del material, es decir su resistencia a al deformación elástica, de tal modo que cuanto mayor es el modulo más rígido es el material, o sea, menor es la deformación elástica que se origina cuando se aplica una determinada tensión, es decir que el módulo de elasticidad también depende del tipo de tensión.
2. ¿Dónde se presentan los mayores esfuerzos de tensión y compresión en una viga sometida a flexión?
Se producen las máximas en el cordón inferior y en el cordón superior de la viga y en las zonas cercanas a los apoyos se producen también
esfuerzos cortantes o punzonamiento.
3. ¿Cómo es la relación entre la curvatura y el radio de curvatura?
Esta relación de curvatura y radio de curvatura es inversamente proporcional, ya que, si bien sabemos que para calcular la curvatura es necesario que el momento flexionante se divida entre el producto de módulo de flexión e inercia, y este valor se usa como denominador en la fórmula del radio de curvatura y siendo 1 el numerador, quiere decir que entre mayor sea la curvatura menor será el radio de esta misma.
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7. CONCLUSION
Al realizar este ensayo se pudo determinar, que si las fuerzas actúan sobre una pieza de material de tal manera que tiendan a inducir esfuerzos compresivos sobre una parte de una sección transversal de la pieza y los esfuerzos tensinos sobre la parte restante, se dice que la pieza está en flexión. Pudo observarse que la flexión puede también causarse por momentos o pares tales como los que pueden resultar de cargas excéntricas paralelas al eje longitudinal de una pieza, además en este ensayo se pudo concluir que “Las secciones planas y perpendiculares al eje de la viga antes de la deformación, siguen siendo planas y perpendiculares al eje de la viga después de la deformación” debido a esto En la probeta sometida a flexión se crea un estado de esfuerzos heterogéneo. La parte inferior se encuentra en tracción y la superior comprimida. Además debido a la variación del momento a lo largo de la muestra, los esfuerzos relacionados con el momento también varían.
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8. BIBLIOGRAFIA
[caracterización de los materiales en usos de ingeniería] . Colombia, disponible en <BIBLIOTECA, Universidad de la costa CUC> [Consulta: 30 de Oct. del 2013]
9. REFERENCIAS EN LINEA
Consulta [en línea] Colombia Disponible en: <http://www.utp.edu.co/~gcalle/Contenidos/Flexion.htm> [Consulta: 31 de Oct. del 2013]
Consulta [en línea] Colombia, Disponible en: <http://www.udistrital.edu.co:8080/documents/19625/239908/ENSAYO+DE+FLEXION.pdf?version=1.0>
[Consulta: 31 Oct. del 2013]
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