ENSAYOS DE FLEXIÓN MANUFACTURA

Este tipo de ensayos se utiliza para control de calidad y especificación del material. También se usa para determinar la resistencia de las fibras exteriores y el módulo de Young de materiales compuestos homogéneos y poliméricos. Para el caso de ensayos de flexión de laminados multidireccionales, la interpretación de la resistencia y rigidez no es tan sencilla.

 La probeta debe cargarse hasta que se alcance la rotura a tracción o a compresión, o hasta que se alcance la máxima deformación de las fibras en las láminas más exteriores ver figura 11.

En un ensayo de compresión se aplica una carga que aplasta un espécimen cilíndrico entre dos platinas, tal como se muestra en la figura 3.7. Al comprimirse, la probeta reduce su altura y aumenta su área transversal. El esfuerzo ingenieril se define como:

donde A0 = área original del espécimen. Esta es la misma definición del esfuerzo ingenieril usada en el ensayo de tensión. La deformación ingenieril se define como:

donde h = altura de la probeta en el momento particular del ensayo, pulg (mm); y h0 = altura inicial, pulg (mm). Como la altura decrece durante la compresión, el valor de e es negativo. El signo negativo se ignora normalmente cuando se expresan valores de esfuerzo a la compresión.

Al graficar el esfuerzo ingenieril contra la deformación en un ensayo de compresión, se obtiene la gráfica que aparece en la figura 3.8. La curva se divide en dos regiones: la región elástica y la región plástica, pero la forma de la porción plástica de la curva es diferente de su complementaria en el ensayo de tensión. Como la compresión provoca un aumento de la sección transversal (en lugar de decrecer, como sucede en el ensayo de tensión), la carga aumenta más rápidamente que antes, de lo cual resulta un valor más alto del esfuerzo ingenieril calculado.

Pero algo más ocurre en el ensayo de compresión que contribuye a aumentar el esfuerzo. Conforme se comprime la probeta cilíndrica, la fricción entre las superficies de contacto con las planchas tiende a prevenir que los bordes del cilindro se extiendan. A causa de esta fricción se consume una cantidad adicional de energía que redunda en una mayor fuerza aplicada durante la prueba y provoca un incremento en el esfuerzo ingenieril calculado. Al considerar el incremento del área de la sección transversal y la fricción entre la probeta y las platinas, obtenemos la curva característica de esfuerzo contra deformación ingenieril que se muestra en la figura 3.8 en un ensayo de compresión. 

Otra consecuencia de la fricción entre las superficies es que el material cerca de la mitad de la probeta puede expanderse más fácilmente que en los extremos, esto da como resultado la característica de abarrilamiento en la probeta, tal como se muestra en la figura 3.9. 

Aunque existen diferencias entre las curvas de esfuerzo-deformación ingenieriles en tensión y en compresión, cuando los datos respectivos se trazan como esfuerzo contra deformación real, resultan relaciones casi idénticas (para casi todos los materiales). Como los resultados de los ensayos a la tensión son más abundantes en la literatura, podemos derivar los valores de los parámetros de la curva de fluencia (K y n) de los datos de los ensayos a la tensión y aplicarlos con igual validez a las operaciones de compresión. Cuando se aplican los resultados de ensayos de tensión a operaciones de compresión se deben ignorar los efectos de la formación del cuello. El estrangulamiento o formación del cuello es un fenómeno peculiar del estirado inducido por los esfuerzos de tensión. En compresión no existe un colapso correlativo del trabajo. Podríamos argumentar que la flexión de secciones largas y delgadas se consideran como la contraparte del estrangulamiento; sin embargo, la flexión es una forma de falla que implica el doblado del espécimen, de modo que el esfuerzo no se limita únicamente a la compresión. Consideraremos el esfuerzo de doblado en la siguiente sección. En las gráficas previas de las curvas de esfuerzo contra deformación ingenieriles en tensión hemos extendido los datos más allá del punto de estrangulamiento por medio de líneas punteadas. Estas líneas representan mejor el comportamiento del material bajo compresión que los datos reales del ensayo de tensión.

Las operaciones de compresión en el conformado de metales son mucho más comunes que las operaciones de estirado. Los procesos importantes de compresión en la industria comprenden el laminado, el forjado y la extrusión.