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Índice
Introducción....................................................................................................................................... 2 Desarrollo del tema............................................................................................................................ 3 Pruebas al material con máquina de laboratorio............................................................................... 3 Definición del problema..................................................................................................................... 4
ALUMNA: CINTHYA VANESSA ATZIN GOMEZ
IMI08A
ENSAYOS DESTRUCTIVOS
RESULTADOS DE APRENDIZAJE
- Objetivos............................................................................................................................................
- Prueba de tensión en plásticos...........................................................................................................
- Obtención y fabricación de las probetas............................................................................................ - Realización de las pruebas de tensión............................................................................................ - Resultados (Propiedades físicas)....................................................................................................
- Prueba de fatiga en plásticos.............................................................................................................. - Factores que afectan la vida a la fatiga de los polímeros............................................................... - Curva S-N típica de un polímero................................................................................................... - Máquina Instron 8511.................................................................................................................. - Parámetros de la prueba:............................................................................................................. - Resultados de las pruebas experimentales.................................................................................. - Análisis de los datos experimentales............................................................................................ - Curva S-N ABS..............................................................................................................................
- Simulación por elemento finito de un Anaquel...............................................................................
- Propiedades mecánicas................................................................................................................
- Propiedades a la fatiga.................................................................................................................
- Control de mallado.......................................................................................................................
- Cargas y restricciones...................................................................................................................
- Insertar la herramienta de fatiga y especificar resultados...........................................................
- Resultados del análisis estático....................................................................................................
- Resultado el análisis dinámico......................................................................................................
- Resultados del análisis dinámico: Vida y F.S.................................................................................
- Conclusión y recomendaciones....................................................................................................
- Bibliografías......................................................................................................................................
Desarrollo del tema.
Dentro del se realizaban pruebas del plástico procesado para verificar las fallas que se podían encontrar por defectos y supervisar los equipos estuvieran fabricando los productos en perfectas condiciones los tipos de ensayos que hacían eran de tensión y fatiga para
Pruebas al material con máquina de laboratorio
Prueba de tensión en plásticos. Prueba de fatiga en plásticos. Simulación del componente. Este trabajo muestra los resultados obtenidos en pruebas de tensión a la fatiga en un plástico denominado Acrylonitrile Butadiene Styrene(ABS). Tales pruebas se llevaron a cabo en una máquina de prueba dinámica. La aplicación de la carga fue axial, la relación de esfuerzo proporción fue cero y la frecuencia de las pruebas fue de 5 Hz. Los datos (curva S-N), obtenidos fueron utilizados para simular el comportamiento de un componente. La última parte se trata del uso de un software del elemento finito para simular la actuación de fatiga de un componente real de ABS, los resultados experimentales obtenidos de prueba de tensión a la fatiga. Como resultado de la simulación del elemento finito se obtuvo la vida del componente, el nivel de esfuerzo máximo y su localización, la deformación máxima y el factor de seguridad a la fatiga. Otras aplicaciones importantes para el ABS están en los electrodomésticos, debido a su excelente apariencia superficial y a la facilidad de termoformado. Se utiliza en partes de refrigeradores, lavadoras, licuadoras, tostadores, ventiladores, anaqueles para trastes y utensilios de cocina.
Definición del problema
El proyecto consiste en la obtención de propiedades dinámicas del plástico ABS, sometido a diferentes condiciones de carga mediante pruebas experimentales y de simulación. Las pruebas deberán ser realizadas a condiciones de temperatura ambiente. Las pruebas serán realizadas a únicamente a tensión Los datos experimentales serán aplicados a la simulación de un componente, fabricado por la empresa MABE TyP.
Objetivos
Establecer una metodología para la realización de las pruebas estáticas y de fatiga con el equipo del Laboratorio de Ingeniería Mecánica del Instituto. Obtención de la curva S-N para el material ABS. Aplicación de la curva S-N y las propiedades obtenidas en la prueba de tensión en un análisis de elemento finito de un componente de plástico.
Prueba de tensión en plásticos
La manera de obtener las propiedades a la tensión de los plásticos es muy similar a los metales. Este trabajo está basado en la norma ASTM 638 – 02 a. En un polímero la cedencia ocurre debido al desdoblamiento de las cadenas moleculares que lo forman, estas cadenas tienden a alinearse en dirección a la carga aplicada. En el punto de cedencia se forma un cuello el cual es seguido de una caída en el esfuerzo aplicado; el cuello se propaga a lo largo de la sección de garganta en un proceso conocido como endurecimiento por deformación hasta que el espécimen falla*.
Realización de las pruebas de tensión.
Tipo de probeta: Tipo 1 ASTM D 638-02a Velocidad de carga: 5 mm/min. Número de probetas: 10, 5 en dirección de flujo y 5 en contra del flujo. Temperatura: Ambiente.
Prueba de fatiga en plásticos.
La respuesta a la fatiga de un polímero está regida por la combinación de factores dentro de los cuales se puede mencionar: Composición del polímero, peso molecular y distribución molecular. Cambios estructurales y morfológicos inducidos por cargas mecánicas y el medio ambiente, como ruptura de enlaces, alineamiento molecular y cristianización. El tipo de deformación, como elástica, viscoelástica o viscoelástica no lineal. Los modos de fallas microscópicas, crazas o bandas de corte transversal. El ablandamiento térmico.
Factores que afectan la vida a la fatiga de los polímeros
Cuando la carga cíclica involucra altas velocidades, el material es propenso a calentamiento y ablandamiento térmico. Por tal motivo aumentar la frecuencia de carga más allá de 10 Hz, resulta en una reducción de la vida a la fatiga del componente El incremento de la temperatura del espécimen durante la prueba depende también de sus dimensiones, en especímenes delgados, la mayor parte del calor generado se pierde en el medio ambiente, por tal motivo, probetas gruesas son propensas al calentamiento excesivo y los resultados obtenidos serán una reducción en la vida del material. Un medio ambiente químicamente agresivo es un factor importante en la reducción de la vida a la fatiga de algunos polímeros sólidos.
Curva S-N típica de un polímero.
Para una gran variedad de polímeros, la pendiente característica en la región 2 es de14 MPa por década de número de ciclos.
Máquina Instron 8511
3 1 2 Sa Panel de control Actuado r Panel frontal Celda de carga N
Resultados de las pruebas experimentales.
Número Esfuerzo Número Probeta Mpa ciclos 1 40 2175 2 40 1801 22 40 2085 4 30 10593 5 30 8033 6 30 8831 7 20 48307 9 20 58287 20 20 54531 18 18 502511 23 18 493965 24 18 508231 19 15 <10e 10 10 <10e
Análisis de los datos experimentales.
Distribución de Weibull: 2 y 3 parámetros ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ −= b x xR θ () exp ⎥ ⎥ ⎦ ⎤ ⎢ ⎢ ⎣ ⎡ ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ − − −= b x xx xR 0 0 () exp θ xx ≥ 0 x (^) 0
x
b = Valor característico o factor de escala. = Parámetro o factor de forma geométrico. = Valor garantizado de
Media: Desviación Estándar: Dónde: b: Factor de forma o la pendiente de la recta θ: Factor de escala o la vida característica. Media Desv. Estándar Weibull Clásico Weibull Clásico 40 Mpa 2003.43 2020.333 242.2505 195. 30 Mpa 9064.997 9152.333 1569.933 1309. 20 Mpa 53254.46 53708.33 5755.844 5040. 18 Mpa 500710.1 501569 8367.301 7579.
Simulación por elemento finito de un Anaquel
Anaquel deslizable de ABS Diseñado para soportar 6 Kg. Ambiente Workbench Medio anaquel CAD CAE
Propiedades mecánicas.
Control de mallado
- Solid
- 10 nodos por elemento
- 3 grados de libertad/nodo
- 13,668 elementos y 26,053 nodos
Cargas y restricciones
Restricción de movimiento.
Carga aplicada.
Restricción de simetría
