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Proyecto Fin de Carrera Salvador Ortolá Gómez Ensayo Experimental Escuela Superior de Ingenieros
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Ensayo Experimental
Tal y como decíamos en la página anterior, en este nuevo bloque vamos a describir de manera escueta cómo se realizó el ensayo en el Laboratorio de Elasticidad y Resistencia de Materiales (LERM) del cual se obtuvieron los valores que nos han servido ya de patrón en los bloques anteriores (1D y 3D).
Una vez se determinó el tipo de ensayo que se iba a realizar, un ensayo de flexión en tres puntos, se escogió un útil usado en flexión de paneles sandwich y se modificó para que la zona de carga fuese de un solo punto, ya que el útil puede ser configurado para realizar ensayos en tres o cuatro puntos. Una vez hecho esto se pasó a posicionar la aleta sobre los apoyos y tras asegurar esta posición, se colocó el útil de medida sobre el que se apoyaría el extensómetro. Pasamos a ver la configuración del ensayo de manera gráfica: En primer lugar representamos la configuración esquemática del ensayo y luego vemos cómo quedaron instalados el útil y la pieza sobre la máquina de ensayos.
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Fig.48. - Configuración del ensayo de flexión: modelo (arriba) y foto en el LERM (abajo). Los primeros pasos a dar en el ensayo consistieron en comprobar la temperatura ambiental y humedad relativa. Acto seguido se calibró el extensómetro, se hizo posar el útil de aplicación de la carga sobre la aleta, para tomar este primer punto como punto de partida, y declaramos una velocidad de ensayo. Éste se controló en desplazamiento, con lo cual la carga aplicada en cada instante sería variable en función de la rigidez de la aleta. Inicialmente se probó una velocidad de 2 mm/min, se hicieron sendas pruebas y más tarde se volvió a realizar el ensayo con 3 mm/min de velocidad de desplazamiento preescrito y se cortó la aplicación de carga en 296 N. Los puntos devueltos por el software de la máquina de ensayo se recogen en el anexo: Hoja de resultados del ensayo en el LERM.
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Fig.50. - Captura de la pantalla durante el ensayo.
Tras examinar la hoja de resultados pudimos comprobar que se obtenía un rango de desplazamientos registrados por el extensómetro en el que la carga requerida para producir tal desplazamiento ni aumentaba y ni era lo suficientemente importante como para quedar registrada por el software. Este rango se daba en los primero instantes del ensayo. Con las pruebas iniciales se comprobó que esos puntos correspondían con el intervalo de tiempo en que la aleta se acomodaba al útil y rotaba para alinear los puntos de carga y los de apoyo, oponiendo a esto una fuerza y momentos prácticamente nulos. Esto que resaltamos ahora ya se ha comentado en los bloques anteriores dada su importancia relativa a los errores cometidos en los modelos cuando la carga aplicada es muy baja. Una vez conocido esto, se pasó a eliminar esos datos que no aportaban valor significativo a la rigidez del elemento, obteniendo como resultado la gráfica siguiente:
Fig.49. - El profesor Don Alberto Barroso manipula la máquina de ensayos en el LERM.
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0 1 2 3 4 5 6 7 8 90
50
100
150
200
250
300
X: 1.49Y: 50.3
X: 6.84Y: 249.9
X: 4.16Y: 150
X: 2.82Y: 100
Flecha [mm]
Car
ga [N
]Ensayo con los datos corregidos
X: 5.5Y: 200.2
Fig.51. - Gráfica corregida del ensayo de flexión. En esta gráfica se han representado los valores de los puntos con carga igual o más cercana a 50, 100, 150, 200 y 250 N. Se ha resaltado esto para luego poder usarlo como patrón de comparación en los modelos de los bloques anteriores. Las características más destacadas son la linealidad de los resultados y la pendiente de la recta. El ensayo ha sido realizado en un periodo lineal de la carga, ya que no ha habido plastificaciones y tampoco se han alcanzado valores de la carga que pudieran traducirse en tensiones en las láminas cercanas a las nominales de resistencia última de éstas. Con esto estamos asegurando la integridad de estas láminas en todo el ensayo y que, de haber registrado la recuperación, el extensómetro hubiera reproducido la misma recta a medida que se descargaba la aleta. Hemos trabajado en todo momento en periodo elástico‐lineal. La proporcionalidad de los valores se produce con errores por debajo del 3% y la pendiente de la recta se sitúa en un valor medio de 35.64 N/mm. Este valor podría recordar al módulo de elasticidad, pero no debemos olvidar que se trata de un ensayo de flexión y no de tracción, por lo que este valor es significativo en la medida que pudiera servir para hacernos una idea de lo que flexiona el elemento a medida que aumentamos la carga. Tampoco debemos caer en la imagen mental de un ensayo con viga en voladizo, ya que este ensayo no posee la misma topología. Como conclusión de este bloque podemos decir, en términos más ingenieriles, que el ensayo muestra una aleta que flexiona en tres puntos con una media de 0.028 mm/N, es decir, 2.75 mm de flecha en el punto de medida por cada 10 kg aproximadamente.