REPUBLICA BOLIVARIANA DE VENEZUELA UNIVERSIDAD DEL ZULIA NÚCLEO COSTA ORIENTAL DEL LAGO FACULTAD DE INGENIERIA ESCUELA: CIVIL
Unidad 3 Ensayos de Flexión en Aluminio
CABIMAS, Marzo DE 2013.
Contenido
Introducción. Flexión en el aluminio. Normativas. Materiales. Ensayo. .
Introducción El aluminio es un metal que reúne una serie de propiedades mecánicas excelentes dentro del grupo de los metales no férreos, de ahí su elevado uso en la industria. 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 diseñadas para trabajar, principalmente, por flexión. Igualmente, el concepto de flexión se extiende a elementos estructurales superficiales como placas o láminas. La resistencia de flexión en el punto de fluencia se reporta para aquellos materiales que no se rompen. 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
Flexión en el Aluminio ¿Qué es Flexión? hace referencia a la deformación que experimenta un elemento estructural alargado en dirección perpendicular a su eje longitudinal. Las vigas, las placas y las láminas son ejemplos de estos elementos que suelen soportar distintos niveles de flexión mecánica. 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 tensivos sobre la parte restante, se dice que la pieza está en flexión. La ilustración común de la acción flexionante 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. La resistencia a la flexión en las aleaciones de aluminio se tiene en cuenta para las de fundición, en aquellos casos en que, al realizar el ensayo de tracción no es posible determinar el límite elástico con suficiente exactitud a causa de su pequeño valor. En mecánica generalmente se denomina flexión al tipo de deformación que presenta un elemento estructural alargado en una dirección no recta a su eje longitudinal. Es decir, por ejemplo un caso típico son las vigas, las que están diseñadas para trabajar, principalmente, por flexión. Igualmente, el concepto de flexión se extiende a elementos estructurales superficiales como láminas, que están expuestos a fuerzas que en algún punto de su extensión, se están provocando ciertas cargas de fuerzas y deformaciones en el material haciendo el efecto de flexión en él. En palabras aún más simples, es el efecto que se consigue al ejercer fuerza en el elemento alargado teniendo sus puntos de apoyo, resultando un doblamiento o una flexión del material. El rasgo más destacado es que un objeto sometido a flexión presenta una superficie de puntos llamada fibra neutra tal que la distancia a lo largo de cualquier curva contenida en ella no varía con respecto al valor antes de la deformación. El esfuerzo que provoca la flexión se denomina momento flector.
-Elemento estructural alargado en puntos de apoyo sin carga extra además de su propio peso.
-Elemento estructural alargado con un momento flector determinado.
Módulo de Elasticidad Se define el módulo de elasticidad o de Young E de un material como la relación entre el Esfuerzo longitudinal que se le aplica y la deformación longitudinal unitaria que experimenta.
Si una varilla elástica de longitud L se apoya en sus extremos y se le aplica en su punto medio una fuerza F, se deformara como indica la Fig. 1.2. El mecanismo interno es el siguiente: las fibras de material que quedan más arriba se comprimen y las que quedan más abajo se estiran. Entre unas y otras hay una capa (la capa neutra) que no se deforma longitudinalmente. Si la sección de la varilla es simétrica, la capa neutra es la parte central a lo largo de la varilla, entre la superficie superior y la inferior. Si la varilla es larga y delgada las deformaciones de cizalla no tienen importancia frente a las longitudinales. Se puede demostrar que la expresión de la deformación (£) debida a la fuerza F en el punto medio de la varilla, en valor absoluto, es ( )
(1.1)
Donde L es la distancia entre apoyos (puntos A y B de la figura), a el grueso de la varilla, b su ancho, F la fuerza aplicada y E el módulo de Young. Naturalmente, el propio peso de la varilla constituye una carga distribuida sobre ella que produce una deformación adicional, pero ya que las deformaciones se comportan linealmente respecto de las fuerzas que las causan, podremos medir la debida únicamente a la fuerza aplicada F, independientemente de la deformación inicial. Además junto a esto hay una teoría de flexión básica que explica las relaciones entre las fuerzas aplicadas y la geometría del miembro estructural (análisis estructural), con el comportamiento de su sección transversal por acción de las cargas (análisis de miembros), analizando algunos factores: Depende de la geometría de la estructura (forma y tamaño generales), de los tipos de apoyo y de las cargas aplicadas sobre la estructura. Se obtienen funciones que representan las variaciones de las magnitudes (a lo largo Del elemento) de la fuerza cortante y el momento flector. Y de las distancias de los puntos de apoyo. Resistencia a la flexión: esfuerzo necesario para romper un espécimen en un ensayo de flexión. También se le conoce como módulo de ruptura.
Normativas
Normas Venezolanas o COVENIN 2972/1:1996 Exactitud (Veracidad y precisión) de métodos y resultados. Parte 1: Principios y definiciones generales. o COVENIN 2972-2:1997 Exactitud (Veracidad y precisión) de métodos y resultados. Parte 2 Método básico para la determinación de repetibilidad y reproducibilidad de un método estándar de medición. Normas para equipos de ensayo Máquina de ensayo con un dispositivo que asegure que la carga aplicada a la viga se mantenga vertical y sin excentricidad. Debe estar diseñada de acuerdo con las siguientes condiciones: Que el aparato sea capaz de mantener la distancia entre apoyos, la distancia entre las placas de carga y las de apoyo debe mantenerse constante con una aproximación de ± 2.0 mm. Que la carga pueda aplicarse perpendicularmente a la cara superior de la viga para evitar toda excentricidad. Que la carga se pueda incrementar gradualmente y sin impacto. Que la dirección de la reacción sea paralela a la dirección de la carga aplicada, en toda la duración del ensayo. Si se usa una máquina de ensayo similar al de la figura 1 e deben cumplir las
siguientes condiciones:
Las placas de carga y de apoyo no deben exceder de 64 mm de alto, medidos desde el centro o eje del pivote, y deben cubrir todo el ancho de la probeta. Cada superficie de apoyo en contacto con la probeta no debe diferir de un plano en más de 0.05 mm, su eje debe coincidir con el rodillo o con el centro de la rótula esférica, según el caso, El ángulo al centro definido por la superficie curva de cada placa será igual o mayor de 45°. Las placas de carga y de apoyo deben mantenerse en posición vertical y en contacto con el rodillo o rótula esférica por medio de tornillos con resortes que los mantengan en contacto.
Materiales
Máquina universal de ensayos con los útiles de flexión montados (Máquina de ensayos universales MTS) Colocación de la probeta a ensayar en los útiles de flexión.
Ensayo
Seleccionar la Lámina que va a ser sometida a flexión. Tomar nota de cuánto mide la Lámina antes de aplicar el ensayo Verificar que la maquina este en buenas condiciones para trabajarla. Encajar la lámina en los sostenedores de la máquina. Retirar el seguro que mantiene unida la palanca del sujetador. Coaccionar la palanca hacia abajo. Tomar en cuenta que el valor máximo en la tabla que soporta la maquina Alzar la palanca. Colocar el seguro. Retirar la Lámina. Observar cuánto mide la Lámina y comparar resultados después de aplicar el ensayo de flexión.
