Lab-1-de-Mecanica-de-Materiales

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Universidad Nacional Autónoma de México Facultad de 
Estudios Superiores Plantel Aragón 
 
INGENIERIA INDUSTRIAL 
 
 
CLASE “ mecánica de materiales” 
 
 
 
trabajo 
 
 
 
 
GRUPO:2804 
 
 
 
NOMBRE DE LA PROFESORA: MARTHA BERENICE FUENTES 
FLORES 
 
 
 
NOMBRE DEL ALUMNO: CORTES HERNANDEZ RICARDO 
 
 
 
 FECHA DE ENTREGA: 13 DE FEBRERO DEL 2023 
 
 
 
 
 
 
 
Abstracto 
 
En este laboratorio realizaremos una prueba de tensión simple en una maquina 
universal. El ensayo de tracción de un material consiste en someter a una probeta 
normalizada a un esfuerzo axial de tracción creciente hasta que se produce la rotura 
de la misma. Este ensayo mide la resistencia de un material a una fuerza estática o 
aplicada lentamente. 
En un ensayo de tracción simple podemos obtener datos como lo son el módulo de 
elasticidad del material o módulo de Young, y compararemos todos nuestros datos 
experimentales con los datos teóricos ya dados por distintos catálogos. 
 
Esperamos que este laboratorio sea de su agrado. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Marco teórico 
 
Todos los materiales tienen distintas características y propiedades que son de vital 
importancia conocer para así utilizar el material correcto en los distintos campos y trabajos 
de la vida cotidiana, con la finalidad de generar confianza y seguridad. 
Los materiales son analizados mediante distintas pruebas para determinar estas 
características, una de estas es la prueba de tensión o de tracción simple, que nos brinda 
información como el esfuerzo y ductilidad de materiales. Esta información puede ser 
utilizada para comparar los materiales, mejorar aleaciones, control de calidad de los 
mismos, entre otras. 
La finalidad de esta prueba es obtener la gráfica o curva de Esfuerzo vs Deformación del 
material, en donde podemos obtener datos importantes como los son el límite de 
proporcionalidad, el esfuerzo de fluencia, el último esfuerzo y el esfuerzo de ruptura 
nominar o también el esfuerzo de ruptura real. La primera sección de la curva es conocida 
como la zona elástica, que se enuncia en la ley de Hooke. La relación lineal de ambas 
permite conocer el módulo de Young de la misma. 
 
 
 
 
 
EL esfuerzo normal está definido como la fuerza por unidad de área: 
 
La deformación unitaria como el incremento de longitud sobre una longitud calibrada bajo 
cierta carga. 
 
 
El esfuerzo de cedencia de un material se determina con el método de corrimiento, 
trazando una línea paralela a la curva en su zona elástica a partir de un 0.2% de 
deformación unitaria. 
 
Procedimientos 
 
Material y equipo a utilizar 
1. Maquina Universal de Ensayo 
2. Probetas estandarizadas de Acero 
3. Scilab 
4. Inventor 
 
Parte A. Modelo teórico 
 
1. Determinar esfuerzos y deformaciones de ingeniería – Grafique la curva. 
2. Determinar Modulo de Elasticidad, esfuerzo de cedencia y esfuerzo último. 
3. Dibujar y simular el proceso dentro del rango elástico utilizando Inventor. 
 
Parte B. Modelo práctico 
 
1. Determinar esfuerzos y deformaciones de ingeniería – Grafique la curva. 
2. Determinar Modulo de Elasticidad, esfuerzo de cedencia y esfuerzo último. 
3. Dibujar y simular el proceso dentro del rango elástico utilizando Inventor. 
4. Comparar resultados 
5. Llenar Tabla 1 
 
Parte 2. Analisis con Datos Obtenidos en el laboratorio 
1. Identificar las partes del Equipo 
2. Realizar prueba de tensión con la probeta de Acero dada por el grupo 
3. Calcular el esfuerzo y la deformación 
4. Presentar el gráfico 
5. Comparar 
6. Responder preguntas 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Resultados 
 
ACERO 1018 
Datos teóricos 
E= 200 GPa 
Esfuerzo cedencia= 370 MPa 
Esfuerzo último= 440 MPa 
 
Dimensiones de la probeta 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Data de la prueba de ACERO 1018 
 
Distancia en mm Fuerza en N 
0 0 
0.06 60 
0.11 121 
0.17 181 
0.23 242 
0.27 687 
0.3 1171 
0.34 1434 
0.38 1979 
0.42 2222 
0.46 2665 
0.5 3029 
0.53 3433 
0.57 3958 
0.61 4261 
0.65 4705 
0.69 5028 
0.72 5351 
0.76 5957 
0.8 6280 
0.97 6658 
1.37 7058 
1.77 7658 
2.17 7958 
2.57 8258 
2.97 8708 
3.37 8908 
3.77 9058 
4.17 9208 
4.57 9358 
4.97 9458 
5.37 9558 
5.77 9658 
6.17 9708 
6.57 9758 
6.97 9858 
7.37 9858 
7.77 9758 
8.17 9758 
8.57 9758 
8.97 9758 
9.37 9758 
9.77 9758 
10.17 9758 
10.57 9708 
10.97 9658 
11.37 9608 
11.77 9558 
12.17 9458 
12.57 9258 
12.97 8858 
13.37 8558 
13.77 7358 
13.77 0 
 
Parte A 
 
• Deformacion = 
𝐿𝑓−𝐿𝑜
𝐿𝑜
; Lo= 38.1 mm 
 
• Área transversal de la probeta = 6.35 mm x 3,18 mm = 20.193 mm2 
 
• Esfuerzo = F/A 
 
 
 
 
 
Data de deformación y esfuerzo para el ACERO 1018 
 
Deformacion Esfuerzo en N/mm2=MPa 
0 0 
0.001574803 2.971326697 
0.002887139 5.992175506 
0.004461942 8.963502204 
0.006036745 11.98435101 
0.007086614 34.02169068 
0.007874016 57.99039271 
0.008923885 71.01470807 
0.009973753 98.0042589 
0.011023622 110.038132 
0.012073491 131.9764275 
0.01312336 150.0024761 
0.013910761 170.0094092 
0.01496063 196.0085178 
0.016010499 211.0137176 
0.017060367 233.0015352 
0.018110236 248.9971772 
0.018897638 264.9928193 
0.019947507 295.0032189 
0.020997375 310.998861 
0.025459318 329.7182192 
0.035958005 349.5270638 
0.046456693 379.2403308 
0.056955381 394.0969643 
0.067454068 408.9535978 
0.077952756 431.238548 
0.088451444 441.1429703 
0.098950131 448.5712871 
0.109448819 455.9996038 
0.119947507 463.4279206 
0.130446194 468.3801317 
0.140944882 473.3323429 
0.15144357 478.2845541 
0.161942257 480.7606596 
0.172440945 483.2367652 
0.182939633 488.1889764 
0.19343832 488.1889764 
0.203937008 483.2367652 
0.214435696 483.2367652 
0.224934383 483.2367652 
0.235433071 483.2367652 
0.245931759 483.2367652 
0.256430446 483.2367652 
0.266929134 483.2367652 
0.277427822 480.7606596 
0.287926509 478.2845541 
0.298425197 475.8084485 
0.308923885 473.3323429 
0.319422572 468.3801317 
0.32992126 458.4757094 
0.340419948 438.6668648 
0.350918635 423.8102313 
0.361417323 364.3836973 
0.361417323 0 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Gráfica de Esfuerzo vs Deformación (N/mm2) 
 
 
1. Módulo de elasticidad: el módulo de Young o de elasticidad se determina 
calculando la pendiente de la sección elástica 
 
E=
310.998−11.98435
0.03595−0.006036
= 19 986.7594 N/mm2 = 19.986 GPa 
 
 
2. Esfuerzo de cedencia: La zona elástica del fenómeno ocurre desde el inicio 
hasta el esfuerzo de 310 MPa. Al hacer la ecuación de la recta tenemos el 
siguiente resultado: 
 
y=19 986.76x -108.67 
 
 Al hacer un corrimiento del 0.2% la ecuación es 
 
y=20026.73x – 108.89 
 
Al graficarlo, el esfuerzo de cedencia es de 309 MPa 
 
 
 
Intersección de la recta paralela a la zona elástica y gráfica de Esfuerzo vs 
Deformación. 
 
 
 
 
Zoom 
 
Esfuerzo ultimo: el esfuerzo último es de 488.1889764 MPa 
 
La reducción de área la calculamos con la siguiente formula 
 
 
La respuesta obtenida fue de 20.1929 
 
Parte B. 
 
 
Experimentales 
E Pa 
19 986 759 400 
 Esf. Cedencia Pa 309 000 000 
 Esf. Ultimo Pa 489 188 000 
 % Elongacion 36.14% 
 %Reducción de área 0.0004% 
 
Teóricos 
E Pa 200 000 000 000 
 Esf. Cedencia Pa 370 000 000 
 Esf. Ultimo Pa 440 000 000 
 % Error E 90% 
 % Error 
Esf. 
Cedencia 16.84% 
 % Error Esf. Ultimo 11.17% 
 
Parte II 
 
a) Identifique las partes del Equipo 
 
1. Sensores: La señal de fuerza es proporcionada por una célula de carga. Está 
formada por un puente de wheatstone de galgas extensométricas, adherido 
a una estructura cuya deformación, producida por una fuerza exterior, 
provoca la aparición de un ligero desequilibrio resistivo en el puente, que se 
traduce en una diferencia de potencial proporcional a la fuerza ejercida. 
 
 
2. Probetas: Espécimen de un material elaborado a una forma estandarizada 
que se utiliza en las pruebas detensión simple con la finalidad de determinar 
la resistencia de un material. 
 
 
 
 
3. Fuente de energía: La fuente de energía proviene de un brazo hidráulico el 
cual provee la presión necesaria para hacer funcionar la maquina universal. 
 
4. Probetas. Materiales y Dimensiones: El material del cual se hace una probeta 
puede ser cualquier material que quiera analizarse y determinar su 
resistencia, entre las más populares están el acero y el aluminio, aunque se 
pueden realizar de distintos metales y aleaciones, como aleaciones de 
titanio, cobre y magnesio. 
Las dimensiones de la misma son estandarizadas. Un ejemplo es el 
siguiente: 
 
 
 
Espécimen 1: Acero 4010 
 
Lo= 83 mm: r = 9.84 mm; Area transversal = 𝜋𝑟² = 76.05 mm2. 
 
Data 
Distancia en mm Fuerza en N Deformacion Esfuerzo en N/mm2 
0.03 1000 0.000361446 13.1497927 
0.07 2000 0.000843373 26.2995854 
0.11 3000 0.001325301 39.4493781 
0.14 4000 0.001686747 52.5991708 
0.17 5000 0.002048193 65.7489635 
0.2 6000 0.002409639 78.8987562 
0.22 7000 0.002650602 92.0485489 
0.25 8000 0.003012048 105.1983416 
0.28 9100 0.003373494 119.6631136 
0.29 10000 0.003493976 131.497927 
0.31 11000 0.00373494 144.6477197 
0.39 12000 0.004698795 157.7975124 
 
Gráfica Esfuerzo vs Deformación 
 
 
 
La línea de tendencia según Excel de esta gráfica es 
 
 
y=36 859*x – 5.4541 
 
Al conocer que la pendiente es equivalente al coeficiente de elasticidad en la zona 
elástica de la gráfica Esfuerzo vs Deformación, conocemos que: 
 
E= 36 859 MPa 
 
 
% Elongación= (83.39mm-83 mm)/(83 mm) = 0.468% 
En verde recta linealizada 
En azul recta con los puntos experimentales 
 
Gráfica Esfuerzo vs Deformación 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Espécimen 2: Acero 4015 
 
Lo= 83 mm: r = 9.84 mm; Area transversal = πr² = 76.05 mm2. 
 
Data 
Distancia Fuerza (N ) Deformacion Esfuerzo em N/mm2= MPa 
0 0 0 0 
0.03 1000 0.00036145 13.14979269 
0.05 2000 0.00060241 26.29958539 
0.05 3000 0.00060241 39.44937808 
0.05 4000 0.00060241 52.59917077 
0.12 5000 0.00144578 65.74896346 
0.12 6000 0.00144578 78.89875616 
0.14 7000 0.00168675 92.04854885 
0.15 8000 0.00180723 105.1983415 
0.19 9000 0.00228916 118.3481342 
0.2 10000 0.00240964 131.4979269 
0.24 11000 0.00289157 144.6477196 
0.27 12000 0.00325301 157.7975123 
0.28 13000 0.00337349 170.947305 
 
Gráfica Esfuerzo vs Deformación 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
La línea de tendencia según Excel de esta gráfica es 
 
 
y = 49247x + 5.3732 
Al conocer que la pendiente es equivalente al coeficiente de elasticidad en la zona 
elástica de la gráfica Esfuerzo vs Deformación, conocemos que: 
 
E= 49247 MPa 
 
 
% Elongación= (83.28mm-83 mm)/(83 mm) = 0.337 % 
 
En verde recta linealizada 
En azul recta con los puntos experimentales 
 
Gráfica Esfuerzo vs Deformación 
 
 
 
 
 
Especimen 3: Acero A36 
 
Lo= 83 mm: r = 9.84 mm; Area transversal = πr² = 76.05 mm2. 
 
Distancia en mm Fuerza (N) Deformacion Esfuerzo (N/mm2) 
0 2000 0 26.2995854 
0.06 4000 0.00072289 52.5991708 
0.12 6000 0.00144578 78.8987562 
0.18 8000 0.00216867 105.198342 
0.24 10000 0.00289157 131.497927 
0.28 12000 0.00337349 157.797512 
0.33 14000 0.0039759 184.097098 
0.38 16000 0.00457831 210.396683 
0.42 18000 0.00506024 236.696268 
0.46 20000 0.00554217 262.995854 
0.51 22000 0.00614458 289.295439 
0.55 24000 0.00662651 315.595025 
0.6 26000 0.00722892 341.89461 
0.64 28000 0.00771084 368.194195 
0.68 30000 0.00819277 394.493781 
0.73 32000 0.00879518 420.793366 
0.78 34000 0.00939759 447.092952 
0.9 36000 0.01084337 473.392537 
0.94 38000 0.0113253 499.692122 
1.08 40000 0.01301205 525.991708 
6.46 31000.1 0.07783133 407.644888 
 
Gráfica Esfuerzo vs Deformación 
 
 
1. Módulo de elasticidad: el módulo de Young o de elasticidad se determina 
calculando la pendiente de la sección elástica. La pendiente de la misma la 
podemos determinar haciendo una línea de tendencia de los datos en la 
zona elástica, la cual no da un resultado de 
 
y= 44928x + 12.82 
 
El módulo de elasticidad seria de 44 928 MPa. 
 
 
2. Esfuerzo de cedencia: La zona elástica del fenómeno ocurre desde el inicio 
hasta el esfuerzo de 310 MPa. Al hacer la ecuación de la recta tenemos el 
siguiente resultado: 
 
 
 Al hacer un corrimiento del 0.2% la ecuación es 
 
y=45017.86x – 12.85 
 
Gráfica con la línea de tendencia y la curva esfuerzo-deformación. 
 
 
 
 
 
 
 
 
El esfuerzo de cedencia sería de 454.5 MPa 
 
% Elongación= 
89.46𝑚𝑚−83 𝑚𝑚
83 𝑚𝑚
 = 7.78 % 
 
3. El esfuerzo ultimo sería de 525.99 MPa. 
 
Experimentales 
E Pa 
44 928 000 000 
Esf. Cedencia Pa 454 500 000 
Esf. Ultimo Pa 525 990 000 
% Elongacion 7.78% 
%Reducción de área 0.05% 
Teóricos 
E Pa 200 000 000 000 
Esf. Cedencia Pa 370 000 000 
Esf. Ultimo Pa 440 000 000 
% Error E 78% 
% Error 
Esf. 
Cedencia 22.84% 
% Error Esf. Ultimo 19.54% 
 
 
Discusión y Resultados 
 
1. ¿Cuál es la diferencia entre la gráfica esfuerzo-deformación de un material 
completamente frágil, la de un material poco dúctil y la de un material más 
dúctil? Dibuje cualitativamente las tres gráficas. 
 
La ductilidad es la propiedad que tiene un cuerpo de resistir distintas cargas 
sin deformarse y poder regresar instantáneamente a su forma original. 
 
Si tenemos un material completamente frágil, el mismo llega a fracturarse 
con una poca deformación. 
 
Un material poco dúctil puede alcanzar mayores deformaciones sin 
romperse, y un material muy dúctil puede soportar deformaciones mucho 
más grandes que los dos casos anteriores sin romperse. 
 
 
 
 
 
 
 
2. ¿Un sólo experimento es suficiente para la caracterización de un material 
refiriéndonos al número de ensayos que se realizan a éste? Explique su 
respuesta. 
 
Un solo experimento no es suficiente para la caracterización y obtener 
todas las propiedades correctas de un material. La prueba de tensión 
simple debe realizarse la cantidad de veces necesarias hasta hasta obtener 
resultados precisos y exactos. 
Al hacer solo un experimento, pueden estar presente diversos factores 
como: mala calibración de los instrumentos, error en los cálculos, errores 
humanos, entre otros, los cuales nos darán respuestas incorrectas. 
 
3. Explique por qué es importante conocer el esfuerzo de cedencia de un 
material. 
 
El esfuerzo de cedencia de un material tiene una gran importancia ya que 
es el esfuerzo que separa la zona elástica de la zona plástica. Es 
importante conocerlo ya que es el esfuerzo máximo que se debe aplicar 
para evitar así que la pieza pierda sus capacidades elásticas y se produzca 
una deformación en la que no pueda regresar el material a sus condiciones 
iniciales. 
 
4. Presente el esquema de la probeta (especímenes) usada en la práctica. 
¿Cuál es la norma utilizada para definir dimensiones de la utilizada? Existen 
otros tipos de dimensionamiento. Explique. 
 
La probeta utilizada en clases fue de las siguientes dimensiones: 
 
 
 
Para definir dichas dimensiones se utilizan las normas ASTM. Esta 
normativa ha sido desarrollada por la American Society for Testing and 
Materials como estándares para la realización de ensayos de materiales 
estableciendo las condiciones y procedimientos más adecuados para la 
obtención de buenos resultados. Se partirá de la normativa ASTM por su 
extendido uso a nivel internacional. 
 
Las normas aplicables para los casos de Ensayos de tracción son: E8M – 
00. 
 
Esta no es la única norma empleada para la realización de ensayos, 
existiendo otras muchas como por ejemplo las británicas (British Standards) 
y francesas. También se pueden dimensionar probetas según la norma ISO. 
 
 
5. ¿Cuál es la relación esfuerzo-deformación más allá de la región elástica, 
asumiendo una deformación perfectamente plástica? Explique el concepto 
de deformación perfectamente plástica. 
 
Una deformación perfectamente plástica implica la aparición de 
deformaciones irreversibles por pequeña que sea la tensión. Un ejemplo de 
esto puedeser la plastilina o la masilla. 
En una deformación perfectamente plástica, siempre el esfuerzo que se 
produzca va a deformar el material de manera que no podrá tener una 
recuperación elástica. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Simulaciones en Inventor 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Conclusiones 
 
Alfredo López 
En conclusión la resistencia de una probeta para el ensayo de tracción simple está 
dada por el tipo de material utilizado y la forma que está hecha esta (rectangular o 
cilíndrica). En caso de este laboratorio se utilizó acero, un material con alta 
resistencia. 
Con el ensayo de tensión también se puede saber si un material es frágil o dúctil 
por medio de la gráfica de esfuerzo-deformación. Por medio de la cual también se 
puede saber en que los esfuerzos de cedencia y el ultimo 
Los datos obtenidos en el laboratorio vs los teóricos no siempre serán los mismos, 
por pura cuestión de error al hacer el experimento. 
 
Audo Escudero 
La prueba de tracción o tensión simple es de suma importancia si queremos analizar 
la resistencia que tiene un material a soportar diversas cargas sin deformarse 
plásticamente, y a ayudarnos en nuestro campo de trabajo a saber que materiales 
son más dúctiles que otros. 
El acero es un material muy dúctil, soporta grandes cargas comportándose 
elásticamente y recuperando sus propiedades iniciales. Por esta razón es que es 
muy utilizado en las construcciones hoy en día. 
Inventor es una herramienta virtual muy útil en nuestro campo para hacer 
simulaciones de estos tipos, ahorrándonos así tiempo y dinero. 
 
Daphne Lam 
En este laboratorio de prueba de tensión simple experimentamos el punto de ruptura 
de un material. El cual debe pasar por varios factores como el límite de 
proporcionalidad que es el mayor esfuerzo en el que el éste y es directamente 
proporcional a la deformación. Este también debe pasar por un esfuerzo de 
cedencia que nos ayuda a indicar la resistencia a la deformación permanente, 
producida por las cargas de tensión y el esfuerzo de ruptura que es la máxima 
tensión que un material puede soportar al ser tensionado. Todo esto nos ayuda a 
determinar el punto de ruptura de un material lo cual es muy importante para la 
fabricación de elementos con el mismo. 
 
Lía Gascón 
En este laboratorio pudimos ver cuáles eran las deformaciones en una prueba de 
tensión simple y cómo reacciona la probeta al ser sometida al esfuerzo axial hasta 
que se produzca la rotura de la misma. Los datos extraídos en una prueba de 
tensión son varios como tales como el módulo de elasticidad, alargamiento de 
rotura, y más, también pudimos ver como saldría la gráfica de esfuerzo vs 
deformación y tener una idea más clara de lo que era la probeta sometida al 
esfuerzo axial.