Ensayo de Corte en Probetas de Varilla Lisa y de Madera.

ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Laboratorio de Mecánica de Materiales II Practica No 3. Grupo No 6. Integrantes: Gabriel Caiza Caiza Viteri.

C.I. 1718160201

Gr 3

Christian Christian Maigua Barreno.

C.I. 0604367979

Gr 2

Objetivos. 

Someter a un elemento a cargas hasta provocar pr ovocar su rotura para visualiz visualizar ar y comprobar el efecto de los esfuerzos cortantes.

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Identificar el tipo de falla a cortante en los diferentes elemen elementos tos ensayados. ensayados.

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Diferenciar Diferenciar entre esfuerzos cortantes simples simples y dobles, e identificar con cual se trabajará.

Resumen. Este ensayo tiene como base, la definición principal de un esfuerzo cortante que es la aplicación de una carga, transversal a la sección de un material dado, en este caso una varilla, circular redonda, a la ves con esta idea se calculará el esfuerzo cortante, con carga aplicada y sección transversal, se dice también que este esfuerzo cortante está relacionado con el módulo de la elasticidad G, y el módulo de la rigidez, si el material mater ial tiene un un comportamiento linealmente linealmente elástico. elást ico.

Abstract. This test is based in the primary definition of a shear stress, the reason is the application of a load at the cross-section of a given material, in this case a rod, round circular, whit this idea is calculated shear with applied load and cross section, it is also said that this is related to shear modulus of elasticity G, and modulu modulus s of rigidity, if the material has a linear elastic behavior. behavior.

Introducción. En este documento se Tratará acerca de los esfuerzos cortantes que se generan en una varilla en particular, como se los determina y cuál es su distribución. Esta es la idea principal de lo que se entiende por ensayos de corte simple y compuesto, tomando en cuenta que en este caso solo se tratara con corte simple.

Materiales y Equipos. Materiales: Varilla lisa, de diámetro: 14 mm

Equipos: Máquina universal de ensayos Calibrador digital Equipo Johnson Equipo para ensayo de madera

Parámetros del ensayo y criterios de aceptación. Para el ensayo se tiene los siguientes parámetros: Velocidad de carga: 0,4 [mm/s] Diámetro de la varilla: 14.3 [mm]  Ancho del dado de corte: 25,8 [mm]

Procedimiento de la práctica. Para Ensayo de corte en varillas lisas. 1. 2. 3. 4. 5.

Verificar la calidad e imperfecciones de la varilla. Medir las dimensiones de la varilla. Colocar la varilla en la el equipo Johnson. Colocar el conjunto en la máquina universal de ensayos. Ubicar el dado de compresión sobre la varilla, de tal modo que éste quede en contacto simultáneo con el plato de compresión de la máquina universal. 6. Empezar el proceso de carga. 7. Observar la falla en la probeta.

Datos obtenidos. Tabla 1. Datos obtenidos Diámetro Velocidad de carga Carga cortante máxima  Ancho del dado de corte

14.3 [mm] 0,4 [mm/s] 6971.8 [Kgf] 25,8 [mm]

Ejemplo de cálculo. Cálculo Esfuerzo cortante máximo en la varilla.

á á =  

Sección transversal:

    =  (2 )  14.3   =  ( 2 ) = 160,51 [] [] = 68370 [] á  = 6971,8 [] ∗ 9,80665 1[]   68370 []  = 425,95 [] á = 160,51 [] Esquemas donde debe constar el área de corte para las probetas.

Fig. 1. Esquema de corte de las probetas.

Resultados. Esfuerzo cortante máximo: 425,95 Mpa.

Análisis de resultados. 

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68370

Se tiene una carga máxima de unos   [N], para un diámetro de 14,3 [mm], que es un rango aceptable. El esfuerzo cortante máximo es de 425,95 [MPa], que está dentro de un rango normal para varillas de este tipo, para el metal y las condiciones dadas, hay que tomar en cuenta que este valor podrá ser diferente para una misma aplicación de fuerza, si la probeta fuera sin la cubierta de cobre, se tendría una varilla con otra especificación dependiendo del grosor del recubrimiento de cobre. El área de corte es mucho menor que el área de desgarre de la varilla, esto se debe al grado de ductilidad del material en cuestión, también en esto influye, la tenacidad, y la velocidad de carga, tomando en cuenta que la velocidad aplicada no es mayor a 0,4 [mm/s], que no es rápido.

Conclusiones. Christian Maigua 

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Los esfuerzos cortantes en los metales se distribuyen uniformemente, lo que da como una falla en este caso perpendicular a la acción de la carga aplicada. Los efectos del esfuerzo cortante hacen que la varilla tenga una rotura de dos tipos, y estos se pueden ver en relación de área, una le sector de corte puro, y el otro el sector de desgarre, de los cuales el de corte puro es menor cabe resaltar que este depende de la velocidad de la carga. Para el diagrama de esfuerzo cortante, se lo representa en este caso como la aplicación de la carga máxima para una distancia del dado de corte, y este diagrama muestra el ascenso de la carga hasta su punto máximo y rotura súbita. Los valores del esfuerzo máximo están dentro de los rangos de aceptación para este tipo de materiales con las dimensiones dadas.

Gabriel Caiza 

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Las fallas localizadas en la probeta sometida a el ensayo, dio la idea de cómo este se comporta ante los esfuerzos de corte, que en este caso son uniformes. La relación entre esfuerzos cortantes simples y dobles, es de 1 a 2, siempre y cuando se esté tratando con materiales con elasticidad uniforme, y regidos por la ley de Hooke.

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La velocidad que se aplica, en este ensayo también es un parámetro importante, en la manera de como fallan los materiales que se someten a este ensayo pero con diferentes velocidades, dado que esto es un incidente en las propiedades del material, y por lo tanto se tendrá otro tipo de falla, y valores de esfuerzo diferentes.

Recomendaciones. Christian Maigua 

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Medir la media luna generada en el corte de la varilla, ayudaría relacionar de mejor manera las secciones de corte y desgarre del material. Fijarse en que tan gruesa es la capa del recubrimiento de cobre del material. Tomar fotografías del mecanismo de corte.

Gabriel Caiza 

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Tomar la longitud de la varilla en el extremo que se cortó, es decir la parte más pequeña. Fijarse si existe deformación y si es severa o no, en la sección de corte. Tomar en cuenta que tipo de falla se tuvo.

Referencias bibliográficas. [1], HIBBELER, R. (2006).

Mecánica de Materiales.  México,

Prentice Hall.

Anexos. Preguntas: ¿Es la carga registrada por cortante simple la mitad de la carga por cortante doble? Justifique. Sí lo es, debido a que en el esfuerzo cortante simple se toma la sección de una sola sección y en el doble las dos, teniendo en cuenta que se trata del mismo material y en las secciones iguales, es decir para la misma varilla.

Fig. 2. Carga aplicada a cortante doble.

Fig. 3. Carga aplicada a cortante simple Entonces con las anteriores consideraciones: .Cortante simple:

 = Cortante doble:

 = 2

Diagrama de fuerza cortante para el ensayo de la varilla. 80000 70000 60000     ] 50000    N     [    a 40000    g    r    a    C30000

Carga vs Distancia

20000 10000 0 0

12,9

Distancia en x [mm]

Fig. 4. Diagrama de esfuerzo cortante para la varilla.

¿La velocidad de carga influye en la forma de falla de las probetas? Si influye en lo respectante a que se ve comprometida la tenacidad del material al aplicarle más velocidad a la carga la falla de este material tendría más área de desgarre que de corte.