Diseño y construcción de una máquina para ensayos de tensión que caracterice los efectos que producen los cambios de geometría en una probeta plana
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Date
2023-09
Journal Title
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Volume Title
Publisher
Universidad Técnica de Ambato. Facultad de Ingeniería Civil y Mecánica, Carrera de Ingeniería Mecánica
Abstract
Tensile tests are important to understand the mechanical behavior of different materials
when subjected to different loads and conditions. These tests allow understanding the
different properties such as strength, elasticity, ductility, and stiffness of the element,
being crucial for the design and selection of materials in industrial and structural
applications.
However, it is necessary to keep in mind that geometry changes in flat specimens have
a significant impact on the mechanical behavior of the materials while they are
subjected to stress. These changes include variations in the cross section, due to the
presence of holes or different geometrical irregularities generating a concentration of
stresses and different localized deformations.
This is the reason why the necessary knowledge is provided to design and build a
machine that allows visualizing the geometry changes that originate in a specimen.
Previous research on the subject was carried out, continuing with design ideas, and
following the design parameters given by the book "Shigley's Design in Mechanical
Engineering".
Once the design and analysis were done in the different softwares, we proceeded to
verify plans for the construction of the prototype. Once the machine was built, the
calibration and printing of different specimens was carried out.
Description
Este proyecto surge de la necesidad de una máquina de ensayos de tensión que
caracterice las deformaciones geométricas en probetas planas, la cual facilite la
comprensión de los concentradores de tensión.
En este proyecto se utilizó principios y criterios de diseño mecánico para la
construcción de la máquina de ensayos de tensión, cuenta con un sistema de control
hidráulico y un sistema electrónico especializado en la medición de cargas o fuerzas.
Se buscó que la máquina sea versátil y se adapte a probetas planas de diferentes
geometrías y espesores. Se realizaron una serie de ensayos de tensión con diferentes
geometrías para entender el comportamiento de los concentradores de tensión en el
PMMA (acrílico), al ser sometido a diferentes cargas y condiciones, los datos
registrados como la carga aplicada fueron analizados y comparados entre softwares
especializados en análisis estático y los datos arrojados por la máquina, identificando
las variaciones del comportamiento mecánico de las probetas debido a los cambios de
sección y geometría,
Al culminar la construcción de la máquina propuesta, permitió obtener datos
favorables con un margen de error máximo del nueve por ciento en los ensayos de
tensión realizados, proporcionando una herramienta útil en el campo de la Ingeniería.
Keywords
RESISTENCIA, DEFORMIDADES GEOMÉTRICAS, CONCENTRADORES DE TENSIÓN, PMMA, VON MISSES, CAMBIOS DE GEOMETRÍA, DESPLAZAMIENTO