ENSAYOS DE COMPRESION
1 recomendación1,249 vistas
Este documento describe ensayos de compresión para obtener información sobre el comportamiento de materiales sometidos a procesos de conformado plástico. Explica el ensayo de compresión entre bloques, donde se aplica una carga axial centrada a una probeta cilíndrica o prismática, midiendo cargas y acortamientos. También describe el ensayo de Watts y Ford para láminas metálicas, que asegura una deformación plana entre dos placas. Estos ensayos permiten determinar curvas tensión-deformación y analizar fenómen
ENSAYOS DE COMPRESION
- 2. Ensayo de compresión entre bloques • Las deformaciones verdaderas involucradas en el proceso de conformado plástico son del orden de 2 a 4 (mucho mayores que las que obtienen en un ensayo de tracción) con altas tasas de deformación. • El ensayo de compresión entre bloques es más conveniente para obtener información sobre el comportamiento del material en procesos de conformado. • En conformado plástico de metales, la presión se describe como: Con : tensión de fluencia del estado tensional correspondiente, g(f) función de la fricción en la interfase pieza-herramienta, h(c) función de la geometría (de la pieza y de la herramienta). )()(0 chfgP σ= 0σ
- 3. Ensayo de compresión entre bloques • Se somete al material a una carga axial de compresión. Probetas: cilindros o prismas rectos de caras paralelas. Aplicación de la carga: axial y centrada (para que el estado tensional sea uniforme) Se miden cargas y acortamientos. Diagrama convencional: • Observaciones: ->+ admite grandes deformaciones + no hay estricción -> - posibilidad de pandeo - la fricción genera triaxialidad de tensiones y no homogeneidad de deformaciones • Tensiones: • Deformaciones: • En régimen elastoplástico: Para trabajar en el primer cuadrante del gráfico de tensiones vs. deformaciones: 00 0 , h h e A P Δ ==σ A P === 321 ,0 σσσ )h/h( 03321 ln,2/ −=−== εεεε )1ln() 1 1 ln(),1(0 e e e vv −= − −=−= εσσ ( )hhov /ln=ε
- 4. Compresión entre bloques • Esquema del ensayo: • Observación: para eliminar la influencia del coeficiente de forma se obtienen curvas para diversas relaciones D0/h0, con ellas se trazan curvas σ vs D0/h0 a deformación constante, extrapolando estas curvas a D0/h0=0 se obtiene una curva ideal (curva básica de tensión-deformación) no afectada por el roce.
- 5. Tratamiento de los problemas I • Pandeo: relación de esbeltez: i: radio de giro, J: momento de inercia • Carga de pandeo (rango plástico): E’ pendiente instantánea de la curva Entonces: • Condición para evitar pandeo: • Si el material admite modelo de Hollomon: Entonces: • Si la sección es circular: Por lo que la condición resulta: • En la práctica el límite inferior para D/h es 0.5. AJiih /,/ ==λ 2 2 ' h JE Pcp π = εσ − 2 2 2 22 '' λ π σ π E A P h EAi P cp cpcp ==⇒= cpaplicado σσ < 1 ' − ==⇒= nn cn d d Ec ε ε σ εσ ελ π λ επ σεσσ 2 2 2 12 1 cncn c n cp n ap <⇒=<== − rhArJ /24/2 =⇒= λ 22 22 2 22 44 1 h nD h nr ε π ε π =<
- 6. Tratamiento de los problemas II • Fricción entre probeta y placas: dificulta y llega a impedir la expansión de los extremos de la probeta, se atenúa hacia la zona central y prácticamente desaparece a una distancia de los extremos, aproximadamente igual a un diámetro: Abarrilamiento; origina zonas internas no deformadas. Puede minimizarse con lubricación adecuada. • Hipótesis: fricción deslizante o de Coulomb ( ) y estado de deformación • plana; tensiones principales: y p; ecuaciones de equilibrio estático a la derecha: • Por criterio de fluencia: • Integrando: e imponiendo condiciones de contorno: • Resulta: y vale: pμτ = xσ ( ) 0202 =−⇒=−−− pdxhdphhd xxxx μσμσσσ ( ) ( )MisesVk Trescak pdxhdpdpdkp Y Y xx .2/155.1 2/ ,022 σ σ μσσ = = =+⇒=⇒=+ ctex h p += μ2 ln 2/,0 Lparaxx ==σ ⎭ ⎬ ⎫ ⎩ ⎨ ⎧ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ −= x L hk p 2 2 exp 2 μ pequeño h L k p h L k p media :, 2 1 2 exp 2 max μ μ μ +=⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎭ ⎬ ⎫ ⎩ ⎨ ⎧ =⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛
- 7. Ensayo de Watts y Ford • Ensayo de compresión con deformación plana para láminas metálicas. • Se comprime una banda angosta de la lámina entre dos placas de ancho b. Los “hombros” del material a cada lado de las placas, impiden que el material deforme en la dimensiópn del ancho w. Se requiere que w/b>5. Si el espesor original de la placa era t0 y después de la compresión es t, debe verificarse, además, ¼<=t/b<=1/2. Esta dos condiciones aseguran fluencia plana. • Observaciones: + estado de deformación plana, no hay abarrilamiento, + área entre las placas=constante, la fuerza no crece tanto, -si no hay buena lubricación se forma una“zona muerta” junto a las placas. • Tensión y deformación verdaderas: p=P/(wb), εpc=ln(t0/t) • Equivalencia con el ensayo de compresión uniaxial: pcpcc p p εεεσ 155.1 3 2 , 155.12 3 0 ====