Trabajo Práctico de Ejercicios Nº 2

UNIVERSIDAD DE BUENOS AIRES - FACULTAD DE INGENIERÍA
67.16 - ENSAYOS INDUSTRIALES
Trabajo Práctico de Ejercicios N° 2
TRACCIÓN - COMPRESIÓN - TORSIÓN - PLASTICIDAD
Alumno: ………………………………………
Padrón: ……….……….
Año y Cuatrimestre: 20…… / … Cuatrimestre
Fecha de entrega: …… / …… / 20......
Observaciones:
Aprobación: ………………………………………
Fecha: …… / …… / 20……
Trabajo Práctico N° 2
Tracción - Compresión - Torsión - Plasticidad
2.1) Durante un ensayo de tracción de una probeta Carga [N] Alargamiento [mm]
de acero al carbono de 12,8 mm de diámetro inicial y
2200
0,004
50,8 mm de longitud inicial de referencia, se
4400
0,008
obtuvieron los siguientes valores:
6600
0,013
8800
0,018
Carga de fluencia: 27560 N.
11100
0,022
Longitud de referencia final: 72,90 mm.
13300
0,026
Diámetro final: 6,750 mm.
15500
0,03
17700
0,035
Se pide:
20000
0,039
a) Graficar la curva tensión ingenieril deformación ingenieril.
22200
0,044
b) Determinar la tensión de fluencia y
24400
0,048
resistencia a la tracción.
26600
0,051
c) Calcular la deformación ingenieril a rotura y
28000
0,508
la reducción de área a rotura.
31100
1,524
d) Graficar la curva tensión verdadera 33300
2,032
deformación verdadera hasta carga máxima
37800
3,048
(Graficarla junto a la curva obtenida en a)).
42600
4,572
e) Determinar el valor de d/d para carga
44400
6,604
máxima, del exponente de endurecimiento n y
44900
7,62
de la constante K.
45400
12,7
44600
14,732
42800
15,748
40500
17,78
36000
19,3
2.2) Durante un ensayo de tracción de una
Radio de la
probeta de níquel se obtuvieron los valores de la Carga Diámetro
[N]
[mm] Estricción [mm]
tabla.
0
6,4
-1529
6,35
-Se pide:
-a) Graficar la curva tensión verdadera - 1591 6,223
1631
6,096
-deformación verdadera hasta la fractura.
-b) Determinar la tensión verdadera a 1649 5,969
máxima carga y el exponente de 1653 5,842
-endurecimiento n.
1586 5,105
254
c) Calcular la tensión y deformación 1555
5,08
182
verdadera a fractura.
1489 4,826
79
d) Graficar la curva tensión verdadera - 1400 4,572
43
deformación verdadera corregida por 1311 4,318
27
estricción (Graficarla junto a la curva 1244 3,784
14
obtenida en a)).
e) Explique a que se debe la corrección por estricción realizada en el punto d).
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2° Cuatrimestre de 2016
Trabajo Práctico N° 2
Tracción - Compresión - Torsión - Plasticidad
2.3) Durante
un
ensayo
de
Tensión Verdadera [MPa] Acortamiento [%]
compresión uniaxial sin fricción de una
27,57
0
probeta cilíndrica de cobre, se
68,94
2,5
obtuvieron los valores indicados en la
110,31
5
tabla. Graficar la curva tensión
165,47
10
verdadera - deformación verdadera en
220,63
20
compresión. Siendo L0 = 60 mm.
262
30
275,79
40
285,44
50
289,57
60
2.4) Se tiene un eje sometido al
estado de cargas de la figura, siendo
P = 80 kN, Mt = 600 Nm y d = 20 mm.
El eje debe cumplir un diseño
elástico. ¿Cuál de los siguientes
materiales sería utilizable para la
construcción de dicho componente?
SAE 1045 (y = 450MPa)
SAE 4340 (y = 860MPa)
2.5) Con el acero correspondiente al primer problema de esta guía, se construyó un
recipiente cilíndrico cerrado en sus extremos, de 10 mm de espesor de pared y 200
mm de radio. Se desea saber cuál es la deformación plástica específica en la dirección
circunferencial cuando se lo somete a una presión interna p = 15 MPa. (Comentario:
ignorar las deformaciones elásticas).
a) Obtener la relación entre la tensión equivalente equiv y la tensión
circunferencial .
b) Obtener la relación entre el incremento de deformación circunferencial d y
el incremento de deformación equivalente dequiv.
c) Calcular la deformación plástica específica en la dirección circunferencial .
2.6) Sobre un dado componente estructural se aplica un programa de cargas
proporcional de manera tal que un determinado punto de interés (punto A) se
encuentra sometido a un estado de tensión caracterizado por 3=-2 y 1=22. Las
cargas aumentan progresivamente desde un estado neutro hasta que 2=180MPa en
el punta A, resultando en la deformación plástica del componente. Los parámetros de
la expresión de Hollomon para el material son K=720MPa y n=0,22. Se pide:
a) Representar gráficamente el programa de cargas en el espacio de tensiones
principales, identificando los estados de tensión inicial y final.
b) Calcular las deformaciones plásticas en los tres ejes principales al completar
el programa de cargas, despreciando las componentes elásticas.
c) Verificar la constancia de volumen a partir de los resultados del punto b).
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Tracción - Compresión - Torsión - Plasticidad
2.7) Se tiene un fleje de 50 mm de ancho y 2,4 mm de espesor. Se lo ensaya en
compresión según el método Ford con un indentador de ancho b = 5 mm. Si la tensión
de flujo plástico del material es 350 MPa, se pide:
a) Calcular la carga necesaria para alcanzar dicha tensión. Si el fleje se deformó
hasta un espesor final de 1,5 mm.
b) Calcular la deformación verdadera equivalente para fluencia plana pc.
c) Verificar la validez de la hipótesis de fluencia plana.
2.8) Para analizar un proceso de forjado de un latón se realiza h [mm] Carga [kN]
un ensayo de compresión de una pieza prismática de sección
29
3500
cuadrada de 30x30 mm y 300mm de largo, obteniéndose los
28
4400
valores indicados en la tabla. Se pide:
27
5200
a) Graficar la presión media vs la deformación verdadera
26
5900
en la dirección de la aplicación de la carga.
25
6500
b) Graficar la tensión equivalente vs deformación
equivalente para los casos: b1) sin considerar fricción y b2) considerando fricción
deslizante con un coeficiente de fricción de 0,3. Obtener una aproximación para la
expresión de Hollomon (ajuste potencial) para ambos casos.
2.9) Durante un ensayo de dureza
Diámetro de la indentación [mm]
Carga
de una muestra de cobre en el que se
[kgf] Recocido ¼ Endurecido ½ Endurecido
empleó un indentador esférico de 10
4,4
3,2
2,9
mm de diámetro, se obtuvieron lo 500
1000
5,4
3,9
3,7
valores de la tabla.
1500
6,2
4,6
4,5
Se pide:
-5,4
5,3
a) Determinar las constantes 2000
2500
-5,9
5,7
de la ley de Meyer: k, n’.
b) Determinar si se cumple o no la ley de Meyer.
c) Graficar la dureza BHN y la dureza de Meyer como función de la carga para el
estado ¼ endurecido.
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Tracción - Compresión - Torsión - Plasticidad
2.10) Una barra de acero laminada en Número de ¼ de vuelta Torque [Nm]
caliente de 25,4 mm de diámetro fue ensayada
1
757
en torsión, habiéndose obtenido los resultados
2
836
mostrados en la tabla. Si la longitud de la barra
3
926
entre mordazas es de 450 mm, entonces:
4
983
a) Construir la curva tensión de corte 5
1028
deformación de corte.
7
1096
b) Construir la curva tensión de corte 9
1152
deformación de corte corregida por
12
1198
deformación plástica (Graficar junto a
15
1243
la curva obtenida en a)).
c) Determinar el módulo de rotura.
18
1288
d) Si el momento torsor en el punto de
24
1333
fluencia fue de 309 Nm, y el ángulo de
32
1401
torsión de 2,6, determinar la tensión
38
1424
de fluencia torsional, y el módulo de
49
1446
elasticidad.
e) ¿Cuál es el módulo de Poisson si E = 210000 N/mm2?
Comentario: En el punto b) considerar:
2.11) Se tiene una probeta prismática de Alúmina, de ancho b = 25 mm y altura h =
6mm que se somete a tracción según los ensayos de tracción simple, flexión en tres
puntos y flexión en cuatro puntos. Si el módulo de rotura es de 400 MPa y 300 MPa
para flexión en tres y cuatro puntos, respectivamente y la resistencia a la tracción es
de 250 MPa. Se pide:
a) Calcular las cargas necesarias para romper la probeta en cada caso, siendo L
= 80 mm y a = 15 mm.
b) Justifique los valores de módulo de rotura y resistencia a la tracción dados.
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