ESCUELA POLITCNICA NACIONAL

FACULTAD DE INGENIERA MECNICA

Laboratorio de Mecnica de Materiales II

Practica No 3. Grupo No 6.

Integrantes:

Gabriel Caiza Viteri. C.I. 1718160201 Gr 3

Christian Maigua Barreno. C.I. 0604367979 Gr 2

Objetivos.

Someter a un elemento a cargas hasta provocar su rotura para visualizar y

comprobar el efecto de los esfuerzos cortantes.

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

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

se trabajar.

Resumen.

Este ensayo tiene como base, la definicin principal de un esfuerzo cortante que

es la aplicacin de una carga, transversal a la seccin de un material dado, en

este caso una varilla, circular redonda, a la ves con esta idea se calcular el

esfuerzo cortante, con carga aplicada y seccin transversal, se dice tambin que

este esfuerzo cortante est relacionado con el mdulo de la elasticidad G, y el

mdulo de la rigidez, si el material tiene un comportamiento linealmente elstico.

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

modulus of rigidity, if the material has a linear elastic behavior.

Introduccin.

En este documento se Tratar acerca de los esfuerzos cortantes que se generan

en una varilla en particular, como se los determina y cul es su distribucin. 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 dimetro: 14 mm

Equipos:

Mquina universal de ensayos

Calibrador digital

Equipo Johnson

Equipo para ensayo de madera

Parmetros del ensayo y criterios de aceptacin.

Para el ensayo se tiene los siguientes parmetros:

Velocidad de carga: 0,4 [mm/s]

Dimetro de la varilla: 14.3 [mm]

Ancho del dado de corte: 25,8 [mm]

Procedimiento de la prctica.

Para Ensayo de corte en varillas lisas.

1. Verificar la calidad e imperfecciones de la varilla.

2. Medir las dimensiones de la varilla.

3. Colocar la varilla en la el equipo Johnson.

4. Colocar el conjunto en la mquina universal de ensayos.

5. Ubicar el dado de compresin sobre la varilla, de tal modo que ste quede

en contacto simultneo con el plato de compresin de la mquina

universal.

6. Empezar el proceso de carga.

7. Observar la falla en la probeta.

Datos obtenidos.

Tabla 1. Datos obtenidos

Dimetro 14.3 [mm]

Velocidad de carga 0,4 [mm/s]

Carga cortante mxima 6971.8 [Kgf]

Ancho del dado de corte 25,8 [mm] Ejemplo de clculo.

Clculo

Esfuerzo cortante mximo en la varilla.

=

Seccin transversal:

= (

2)

2

= (14.3

2)

2

= 160,51 [2]

= 6971,8 [] 9,80665[]

1[]= 68370 []

=68370 []

160,51 [2]= 425,95 []

Esquemas donde debe constar el rea de corte para las probetas.

Fig. 1. Esquema de corte de las probetas.

Resultados.

Esfuerzo cortante mximo: 425,95 Mpa.

Anlisis de resultados.

Se tiene una carga mxima de unos 68370 [N], para un dimetro de 14,3

[mm], que es un rango aceptable.

El esfuerzo cortante mximo es de 425,95 [MPa], que est 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 podr ser diferente para una

misma aplicacin de fuerza, si la probeta fuera sin la cubierta de cobre, se

tendra una varilla con otra especificacin dependiendo del grosor del

recubrimiento de cobre.

El rea de corte es mucho menor que el rea de desgarre de la varilla, esto

se debe al grado de ductilidad del material en cuestin, tambin 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 rpido.

Conclusiones.

Christian Maigua

Los esfuerzos cortantes en los metales se distribuyen uniformemente, lo que

da como una falla en este caso perpendicular a la accin 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 relacin de rea, 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

aplicacin de la carga mxima para una distancia del dado de corte, y este

diagrama muestra el ascenso de la carga hasta su punto mximo y rotura

sbita. Los valores del esfuerzo mximo estn dentro de los rangos de

aceptacin para este tipo de materiales con las dimensiones dadas.

Gabriel Caiza

Las fallas localizadas en la probeta sometida a el ensayo, dio la idea de cmo

este se comporta ante los esfuerzos de corte, que en este caso son

uniformes.

La relacin entre esfuerzos cortantes simples y dobles, es de 1 a 2, siempre

y cuando se est tratando con materiales con elasticidad uniforme, y

regidos por la ley de Hooke.

La velocidad que se aplica, en este ensayo tambin es un parmetro

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 tendr otro tipo de falla, y

valores de esfuerzo diferentes.

Recomendaciones.

Christian Maigua

Medir la media luna generada en el corte de la varilla, ayudara 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 fotografas del mecanismo de corte.

Gabriel Caiza

Tomar la longitud de la varilla en el extremo que se cort, es decir la parte

ms pequea.

Fijarse si existe deformacin y si es severa o no, en la seccin de corte.

Tomar en cuenta que tipo de falla se tuvo.

Referencias bibliogrficas.

[1], HIBBELER, R. (2006). Mecnica de Materiales. Mxico, Prentice Hall.

Anexos.

Preguntas:

Es la carga registrada por cortante simple la mitad de la carga por

cortante doble? Justifique.

S lo es, debido a que en el esfuerzo cortante simple se toma la seccin de

una sola seccin 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.

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

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

0 12,9

Car

ga [

N]

Distancia en x [mm]

Carga vs Distancia

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 ms velocidad a la carga la falla de este material tendra

ms rea de desgarre que de corte.