Química
Ciencia de los Materiales
INTRODUCCIÓ
La pràctica realitzada el dia 25 de febrer del 2000 va consistir en fer l'assaig de fluència de cinc provetes , concretament quatre d'elles eren de polietilè i una última que era de plom.
Abans però de començar a descriure tot el procés experimental i posar totes les dades recollides , faré una breu introducció .
Els materials tot sovint estan exposats en servei a temperatures elevades i a tensions mecàniques estàtiques (per exemple, tuberíes de vapor d'alta pressió). Sota aquestes condicions, la deformació s'anomena fluència lenta o termofluència. Normalment és un fenòmen no desitjable que molt sovint és el factor que limita el temps en servei d'una peça.
Anomenem fluència o termofluència al fenòmen pel qual els materials poden fallar per colapse plàstic quan estan sobmesos a tensions subelàstiques durant llargs períodes de temps per damunt d'una temperatura determinada. La propietat tecnològica que mesurem és la resistència a la fluència lenta .Tenim tres variables:
-
<%, tensió aplicada inferior al límit elàstic.
-
temps.
-
temperatura per damunt a la temperatura de transició vítrea T>Tg,en el cas dels polímers.Temperatura per damunt a la temperatura de recristalització T>Tr, en el cas dels metalls.
Tots els materials poden experimentar fluència, en el cas concret dels metalls, només és important la fluència a temperatures superiors a la temperatura de recristalització, en el cas dels polímers la fluència s'anomena fluéncia viscoelàstica.
En servei els metalls a T>Tr (també dit, a temperatures superiors a 0.4-0.6Tf(K), on Tf=temperatura de fusió) poden deformar plàsticament i experimentat fluència.
En servei els polímers termoplàstics i vidres poden deformar plàsticament i experimentar fluència a T>Tg .( ja sabem que a T<Tg són rígids).
Les provetes estan normalitzades i poden ser cilíndriques o rectangulars, en el nostre cas vem fer servir provetes rectangulars.
En l'assaig de fluència apliquem la força de forma quasi-estàtica, igualment ho fariem amb un assaig de duresa o amb un assaig de tensió , d'entre altres.
L'equipament podrà ser qualsevol que apliqui sobre la proveta una tensió inferior al límit elàstic,< o , per exemple una màquina universal de tracció, cal que tingui ,però un dispositiu per comunicar a la proveta la temperatura adient a la qual volem desarrollar l'assaig.
El que mesurem experimentalment és l'allargament experimentat per la proveta en funció del temps mantenint constant la temperatura o la tensió ( per tant, en definitiva mesurem deformacions).
Desde el punt de vista macroscòpic, és important tenir en compte , tal i com ja he dit, que la tensió aplicada és inferior al límit elàstic i constant.Això pot representar un contrasentit ja que els materials, en aquest cas, experimenten deformació plàstica per sota del límit elàstic.
Desde el punt de vista microscòpic és el que anirem veient al llarg de l'informe.
L'assaig de fluència es pot portar a terme de dos formes:
-
fins a determinar la velocitat estacionària de fluència, zona de fluència secundària , en aquest cas les tensions son baixes, el temps va de 2 a 103 hores i la deformació total va de 0.5% al 1%. En aquest cas determinem el límit de fluència: tensió per la qual es produeix una deformació del 1% en 10000 hores, paràmetre de selecció i disseny.
-
a vegades ens interessa accelerar el procés i portar-lo a terme en condicions dràstriques (etapa de fluència secundària curta). Portem l'assaig de tensió fins a ruptura. En aquest cas les tensions son elevades i el temps de 1000 hores i una deformació del 50%. Determinem el temps de ruptura.
Concretament nosaltres el que vem fer en el laboratori va ser mesurar l'allargament en milímetres experimentat pel material a diferents temps, en unes condicions de temperatura i tensió que en cada cas seran diferents. A partir d'aquestes dades experimentals ven calcular la deformació lineal mitja (e=l/lo), la deformació real o verdadera (=(ln 1+e)), la tensió (E(t)=força aplicada / so) i finalment el logaritme de la tensió ( log E(t) ).(el primer assaig).
Tal i com anirem veient, en les corves de fluència hi ha canvis de pendent degut als canvis d'estructures que pateix el material (oxidacions, degradacions...) per això les estrapolacions no son gens segures . Per intentar solventar aquest problema i poder preveure si el nostre material és o no adecuat per estar en servei, s'assaja 100ºC per sobre de la seva temperatura en servei i si amb 1000 hores (40 dies) no s'observa cap canvi de pendent , aleshores es podrà considerar adecuat i segur. De totes formes , tot i que el material ja estigui en servei s'han d'anar prenent mesures i controlant-lo. Una altre forma de fer-ho és utilitzant els parámetres de Larson-Miller, P= T(C+log tr) on C és una constant de l'ordre generalment de 20, T en graus Kelvin i el temps de ruptura en hores.
DADES DE LES CINC PROVETES
Proveta 1
POLIETILÈ lo= 25mm. lf= 28.13mm.
So=10.5mm2
T= 23.5ºC
Càrrega= 12N
Tensió= 1.14 Mpa.
temps /s | "l /mm | "l/l | =ln(1+e) | E(t)= F/So MPa | log E(t) |
15 | 0,35 | 0,014 | 0,01390291 | 82,2027576 | 1,91488639 |
30 | 0,53 | 0,0212 | 0,02097841 | 54,4777864 | 1,73621945 |
45 | 0,68 | 0,0272 | 0,02683665 | 42,5856795 | 1,62926358 |
60 | 0,8 | 0,032 | 0,03149867 | 36,2827145 | 1,55969977 |
75 | 0,91 | 0,0364 | 0,03575317 | 31,9651978 | 1,5046774 |
90 | 1 | 0,04 | 0,03922071 | 29,1391219 | 1,46447646 |
105 | 1,09 | 0,0436 | 0,04267627 | 26,7796841 | 1,42780545 |
120 | 1,17 | 0,0468 | 0,04573789 | 24,9870972 | 1,39771581 |
135 | 1,235 | 0,0494 | 0,04821857 | 23,7015965 | 1,3747776 |
150 | 1,3 | 0,052 | 0,05069311 | 22,5446228 | 1,35304297 |
165 | 1,36 | 0,0544 | 0,05297188 | 21,5747872 | 1,33394652 |
180 | 1,42 | 0,0568 | 0,05524547 | 20,6868917 | 1,31569524 |
195 | 1,48 | 0,0592 | 0,05751391 | 19,8709707 | 1,29821908 |
210 | 1,535 | 0,0614 | 0,05958879 | 19,1790623 | 1,28282737 |
225 | 1,59 | 0,0636 | 0,06165938 | 18,5350086 | 1,26799279 |
240 | 1,64 | 0,0656 | 0,06353802 | 17,9869805 | 1,25495826 |
255 | 1,695 | 0,0678 | 0,06560046 | 17,4214814 | 1,24108508 |
270 | 1,745 | 0,0698 | 0,06747172 | 16,9383147 | 1,2288702 |
285 | 1,79 | 0,0716 | 0,06915286 | 16,5265351 | 1,21818181 |
300 | 1,84 | 0,0736 | 0,07101749 | 16,0926159 | 1,20662665 |
315 | 1,885 | 0,0754 | 0,07269269 | 15,7217626 | 1,19650123 |
330 | 1,93 | 0,0772 | 0,07436508 | 15,3681958 | 1,18662289 |
345 | 1,975 | 0,079 | 0,07603469 | 15,030734 | 1,17698019 |
360 | 2,02 | 0,0808 | 0,07770151 | 14,7083007 | 1,1675625 |
375 | 2,06 | 0,0824 | 0,0791808 | 14,4335139 | 1,15937207 |
390 | 2,1 | 0,084 | 0,0806579 | 14,1691899 | 1,15134502 |
405 | 2,14 | 0,0856 | 0,08213283 | 13,9147421 | 1,14347516 |
420 | 2,18 | 0,0872 | 0,08360558 | 13,669627 | 1,13575666 |
435 | 2,21 | 0,0884 | 0,08470873 | 13,4916103 | 1,13006379 |
450 | 2,26 | 0,0904 | 0,0865446 | 13,2054123 | 1,12075197 |
465 | 2,295 | 0,0918 | 0,08782771 | 13,0124893 | 1,11436039 |
480 | 2,335 | 0,0934 | 0,08929211 | 12,7990835 | 1,10717887 |
495 | 2,37 | 0,0948 | 0,0905717 | 12,618259 | 1,10099944 |
510 | 2,405 | 0,0962 | 0,09184965 | 12,4426941 | 1,09491442 |
525 | 2,44 | 0,0976 | 0,09312598 | 12,2721626 | 1,0889211 |
540 | 2,475 | 0,099 | 0,09440068 | 12,1064509 | 1,08301685 |
555 | 2,51 | 0,1004 | 0,09567375 | 11,9453574 | 1,07719915 |
570 | 2,545 | 0,1018 | 0,09694521 | 11,7886917 | 1,07146561 |
585 | 2,615 | 0,1046 | 0,09948328 | 11,487932 | 1,06024186 |
600 | 2,645 | 0,1058 | 0,10056905 | 11,3639046 | 1,05552758 |
615 | 2,685 | 0,1074 | 0,10201493 | 11,2028425 | 1,04932823 |
630 | 2,715 | 0,1086 | 0,10309796 | 11,0851579 | 1,04474188 |
645 | 2,745 | 0,1098 | 0,10417982 | 10,9700435 | 1,04020835 |
660 | 2,78 | 0,1112 | 0,10544051 | 10,8388808 | 1,03498444 |
675 | 2,81 | 0,1124 | 0,10651984 | 10,7290539 | 1,03056143 |
690 | 2,845 | 0,1138 | 0,10777759 | 10,6038474 | 1,02546347 |
705 | 2,88 | 0,1152 | 0,10903376 | 10,4816814 | 1,02043095 |
720 | 2,92 | 0,1168 | 0,11046745 | 10,3456458 | 1,01475761 |
735 | 2,94 | 0,1176 | 0,11118353 | 10,2790148 | 1,01195149 |
750 | 2,975 | 0,119 | 0,11243543 | 10,1645642 | 1,00708876 |
765 | 3,005 | 0,1202 | 0,11350724 | 10,0685836 | 1,00296838 |
780 | 3,04 | 0,1216 | 0,11475624 | 9,95899805 | 0,99821565 |
795 | 3,04 | 0,1216 | 0,11475624 | 9,95899805 | 0,99821565 |
810 | 3,075 | 0,123 | 0,11600368 | 9,85190457 | 0,9935202 |
825 | 3,1 | 0,124 | 0,11689375 | 9,77688823 | 0,99020065 |
840 | 3,13 | 0,1252 | 0,1179608 | 9,68844876 | 0,98625425 |
Proveta 2
POLIETILÈ lo= 25mm. lf= 30.44 mm.
So=10.5mm2
T= 23.5ºC
Càrrega= 14N
Tensió= 1.32 Mpa.
temps /s | l /mm | l/l | =ln (1+e) | E(t)=F/So Mpa | log E(t) |
15 | 0,95 | 0,038 | 0,03729578 | 35,3795987 | 1,5487529 |
30 | 1,28 | 0,0512 | 0,04993237 | 26,4259423 | 1,42203048 |
45 | 1,51 | 0,0604 | 0,0586462 | 22,499497 | 1,35217281 |
60 | 1,73 | 0,0692 | 0,06691071 | 19,7204601 | 1,29491704 |
75 | 1,93 | 0,0772 | 0,07436508 | 17,7436757 | 1,24904359 |
90 | 2,11 | 0,0844 | 0,08102684 | 16,2848498 | 1,21178376 |
105 | 2,28 | 0,0912 | 0,08727801 | 15,1184694 | 1,17950783 |
120 | 2,43 | 0,0972 | 0,09276148 | 14,2247611 | 1,15304498 |
135 | 2,58 | 0,1032 | 0,09821505 | 13,4349056 | 1,12823462 |
150 | 2,76 | 0,1104 | 0,10472031 | 12,6003245 | 1,10038173 |
165 | 2,86 | 0,1144 | 0,10831614 | 12,1820243 | 1,08571946 |
180 | 3,01 | 0,1204 | 0,11368576 | 11,6066414 | 1,06470657 |
195 | 3,15 | 0,126 | 0,11867153 | 11,1190098 | 1,04606611 |
210 | 3,29 | 0,1316 | 0,12363256 | 10,6728348 | 1,02827979 |
225 | 3,42 | 0,1368 | 0,1282173 | 10,2912003 | 1,01246603 |
240 | 3,52 | 0,1408 | 0,13172977 | 10,0167934 | 1,00072872 |
255 | 3,68 | 0,1472 | 0,13732419 | 9,60872143 | 0,9826656 |
270 | 3,8 | 0,152 | 0,14149956 | 9,32518712 | 0,96965756 |
285 | 3,93 | 0,1572 | 0,14600329 | 9,0375351 | 0,95605 |
300 | 4,07 | 0,1628 | 0,15083089 | 8,74827364 | 0,94192236 |
315 | 4,18 | 0,1672 | 0,15460772 | 8,53456678 | 0,93118148 |
330 | 4,31 | 0,1724 | 0,15905293 | 8,29604269 | 0,91887098 |
345 | 4,45 | 0,178 | 0,16381809 | 8,05472664 | 0,90605081 |
360 | 4,57 | 0,1828 | 0,16788451 | 7,85962865 | 0,89540203 |
375 | 4,695 | 0,1878 | 0,17210286 | 7,66698428 | 0,88462457 |
390 | 4,82 | 0,1928 | 0,17630348 | 7,4843098 | 0,87415176 |
405 | 4,92 | 0,1968 | 0,17965133 | 7,34483796 | 0,86598222 |
420 | 5,08 | 0,2032 | 0,18498467 | 7,13307684 | 0,8532769 |
435 | 5,21 | 0,2084 | 0,18929717 | 6,97057379 | 0,84326853 |
450 | 5,34 | 0,2136 | 0,19359115 | 6,8159619 | 0,83352715 |
465 | 5,44 | 0,2176 | 0,19688171 | 6,70204413 | 0,82620728 |
Proveta 3
POLIETILÈ lo= 25mm. lf=27.6 mm..
So=10.965mm2
T= 15.5ºC
Càrrega= 14N
Tensió= 1.28 Mpa.
temps /s | l /mm | l/l | =ln (1+e) | E(t)= F/So Mpa | log E(t) |
15 | 0,42 | 0,0168 | 0,01666044 | 76,6360143 | 1,88443291 |
30 | 0,58 | 0,0232 | 0,02293497 | 55,6699972 | 1,7456212 |
45 | 0,71 | 0,0284 | 0,0280042 | 45,5928021 | 1,65889628 |
60 | 0,805 | 0,0322 | 0,03169245 | 40,2868796 | 1,60516363 |
75 | 0,895 | 0,0358 | 0,03517408 | 36,2991716 | 1,55989671 |
90 | 0,965 | 0,0386 | 0,03787365 | 33,7118209 | 1,52778221 |
105 | 1,03 | 0,0412 | 0,04037389 | 31,6241426 | 1,50001876 |
120 | 1,095 | 0,0438 | 0,0428679 | 29,7842857 | 1,47398719 |
135 | 1,15 | 0,046 | 0,04497337 | 28,3899096 | 1,45316401 |
150 | 1,205 | 0,0482 | 0,04707441 | 27,122801 | 1,43333454 |
165 | 1,255 | 0,0502 | 0,04898062 | 26,0672431 | 1,4160951 |
180 | 1,3 | 0,052 | 0,05069311 | 25,1866512 | 1,40117043 |
195 | 1,345 | 0,0538 | 0,05240268 | 24,3649717 | 1,38676591 |
210 | 1,39 | 0,0556 | 0,05410933 | 23,5964831 | 1,37284728 |
225 | 1,43 | 0,0572 | 0,0556239 | 22,9539766 | 1,36085793 |
240 | 1,465 | 0,0586 | 0,05694728 | 22,4205577 | 1,35064641 |
255 | 1,5 | 0,06 | 0,05826891 | 21,9120252 | 1,34068252 |
270 | 1,54 | 0,0616 | 0,0597772 | 21,3591419 | 1,3295838 |
285 | 1,575 | 0,063 | 0,0610951 | 20,8983994 | 1,32011302 |
300 | 1,61 | 0,0644 | 0,06241126 | 20,4576832 | 1,31085645 |
315 | 1,64 | 0,0656 | 0,06353802 | 20,0948939 | 1,30308572 |
330 | 1,67 | 0,0668 | 0,06466351 | 19,7451348 | 1,2954601 |
345 | 1,7 | 0,068 | 0,06578774 | 19,407716 | 1,28797443 |
360 | 1,73 | 0,0692 | 0,06691071 | 19,0819956 | 1,28062379 |
375 | 1,765 | 0,0706 | 0,06821924 | 18,7159781 | 1,27221253 |
390 | 1,795 | 0,0718 | 0,06933948 | 18,4136054 | 1,26513883 |
405 | 1,825 | 0,073 | 0,07045846 | 18,1211698 | 1,25818623 |
420 | 1,85 | 0,074 | 0,07139 | 17,8847157 | 1,25248204 |
435 | 1,88 | 0,0752 | 0,07250669 | 17,6092685 | 1,24574132 |
450 | 1,91 | 0,0764 | 0,07362214 | 17,3424705 | 1,23911096 |
465 | 1,94 | 0,0776 | 0,07473635 | 17,0839204 | 1,23258754 |
480 | 1,97 | 0,0788 | 0,07584931 | 16,8332414 | 1,22616775 |
495 | 1,99 | 0,0796 | 0,0765906 | 16,6703192 | 1,22194392 |
510 | 2,015 | 0,0806 | 0,07751644 | 16,4712124 | 1,21672557 |
525 | 2,04 | 0,0816 | 0,07844143 | 16,2769833 | 1,21157392 |
540 | 2,07 | 0,0828 | 0,07955028 | 16,0500982 | 1,20547769 |
555 | 2,09 | 0,0836 | 0,08028883 | 15,9024582 | 1,20146426 |
570 | 2,12 | 0,0848 | 0,08139564 | 15,6862187 | 1,19551827 |
585 | 2,145 | 0,0858 | 0,08231704 | 15,5106373 | 1,19062964 |
600 | 2,16 | 0,0864 | 0,08286948 | 15,4072382 | 1,1877248 |
615 | 2,19 | 0,0876 | 0,08397343 | 15,2046871 | 1,18197749 |
630 | 2,21 | 0,0884 | 0,08470873 | 15,0727064 | 1,17819124 |
645 | 2,23 | 0,0892 | 0,08544348 | 14,9430917 | 1,17444046 |
660 | 2,25 | 0,09 | 0,0861777 | 14,81578 | 1,17072452 |
675 | 2,27 | 0,0908 | 0,08691137 | 14,6907103 | 1,16704279 |
690 | 2,295 | 0,0918 | 0,08782771 | 14,5374368 | 1,16248784 |
705 | 2,32 | 0,0928 | 0,08874321 | 14,3874646 | 1,15798427 |
720 | 2,34 | 0,0936 | 0,08947501 | 14,2697926 | 1,15441766 |
735 | 2,36 | 0,0944 | 0,09020627 | 14,1541139 | 1,15088268 |
750 | 2,38 | 0,0952 | 0,09093699 | 14,040378 | 1,1473788 |
765 | 2,4 | 0,096 | 0,09166719 | 13,9285366 | 1,14390549 |
780 | 2,42 | 0,0968 | 0,09239685 | 13,8185425 | 1,14046224 |
795 | 2,44 | 0,0976 | 0,09312598 | 13,7103504 | 1,13704855 |
810 | 2,46 | 0,0984 | 0,09385458 | 13,6039163 | 1,13366395 |
825 | 2,48 | 0,0992 | 0,09458264 | 13,4991977 | 1,13030796 |
840 | 2,5 | 0,1 | 0,09531018 | 13,3961534 | 1,12698011 |
855 | 2,525 | 0,101 | 0,09621886 | 13,2696419 | 1,1228592 |
870 | 2,545 | 0,1018 | 0,09694521 | 13,170221 | 1,11959306 |
885 | 2,565 | 0,1026 | 0,09767103 | 13,0723493 | 1,11635364 |
900 | 2,585 | 0,1034 | 0,09839632 | 12,975991 | 1,11314054 |
915 | 2,6 | 0,104 | 0,09893995 | 12,9046943 | 1,11074772 |
Proveta 4
POLIETILÈ lo= 25mm. lf= 28.13mm.
So=11mm2
T= 24ºC
Càrrega= 16N
Tensió= 1.45 Mpa.
temps /s | l /mm | l/l | ln (1+e) | E(t) /Mpa | log E(t) |
15 | 0,69 | 0,0276 | 0,02722599 | 53,42489475 | 1,72774368 |
30 | 1,25 | 0,05 | 0,04879016 | 29,812268 | 1,47439502 |
45 | 1,68 | 0,0672 | 0,0650384 | 22,36441142 | 1,34955747 |
60 | 2,08 | 0,0832 | 0,07991962 | 18,20010396 | 1,26007387 |
75 | 2,42 | 0,0968 | 0,09239685 | 15,74237067 | 1,19707013 |
90 | 2,75 | 0,11 | 0,10436002 | 13,93776578 | 1,14419316 |
105 | 3,1 | 0,124 | 0,11689375 | 12,44331225 | 1,094936 |
120 | 3,41 | 0,1364 | 0,12786537 | 11,37560106 | 1,05597435 |
135 | 3,73 | 0,1492 | 0,13906605 | 10,45938581 | 1,01950618 |
150 | 4,05 | 0,162 | 0,15014266 | 9,687756066 | 0,98622319 |
Proveta 5
PLOM lo= 25mm. lf=27.25 mm..
So=9.1mm2
T= 24ºC
Càrrega= 5N
Tensió= 0.55 Mpa.
temps /s | l /mm | l/l | =ln (1+e) | E(t)= F/So Mpa | log E(t) |
15 | 0,73 | 0,0292 | 0,0287818 | 19,0902071 | 1,28081064 |
30 | 0,87 | 0,0348 | 0,03420817 | 16,0619679 | 1,20579875 |
45 | 0,98 | 0,0392 | 0,03845119 | 14,2895604 | 1,15501887 |
60 | 1,06 | 0,0424 | 0,04152575 | 13,2315633 | 1,12161116 |
75 | 1,12 | 0,0448 | 0,04382548 | 12,5372399 | 1,09820193 |
90 | 1,18 | 0,0472 | 0,04611994 | 11,9135151 | 1,07603992 |
105 | 1,24 | 0,0496 | 0,04840914 | 11,3501409 | 1,05500125 |
120 | 1,29 | 0,0516 | 0,05031281 | 10,9206881 | 1,03825 |
135 | 1,33 | 0,0532 | 0,05183315 | 10,6003699 | 1,02532102 |
150 | 1,37 | 0,0548 | 0,05335118 | 10,2987524 | 1,01278462 |
165 | 1,4 | 0,056 | 0,05448819 | 10,0838475 | 1,00362627 |
180 | 1,43 | 0,0572 | 0,0556239 | 9,87795735 | 0,99466715 |
195 | 1,48 | 0,0592 | 0,05751391 | 9,55335127 | 0,98015575 |
210 | 1,51 | 0,0604 | 0,0586462 | 9,36890356 | 0,97168877 |
225 | 1,54 | 0,0616 | 0,0597772 | 9,19164016 | 0,96339301 |
240 | 1,56 | 0,0624 | 0,0605305 | 9,07725116 | 0,95795435 |
255 | 1,58 | 0,0632 | 0,06128323 | 8,96575724 | 0,95258698 |
270 | 1,61 | 0,0644 | 0,06241126 | 8,80370862 | 0,94466566 |
285 | 1,63 | 0,0652 | 0,06316257 | 8,69898907 | 0,93946879 |
300 | 1,65 | 0,066 | 0,06391333 | 8,59680736 | 0,93433719 |
315 | 1,67 | 0,0668 | 0,06466351 | 8,49707232 | 0,92926931 |
330 | 1,7 | 0,068 | 0,06578774 | 8,35186836 | 0,92178364 |
345 | 1,72 | 0,0688 | 0,06653652 | 8,2578788 | 0,9168685 |
360 | 1,74 | 0,0696 | 0,06728475 | 8,16604914 | 0,91201199 |
375 | 1,76 | 0,0704 | 0,06803241 | 8,07630578 | 0,90721275 |
390 | 1,78 | 0,0712 | 0,06877952 | 7,98857837 | 0,9024695 |
405 | 1,8 | 0,072 | 0,06952606 | 7,90279973 | 0,89778098 |
420 | 1,82 | 0,0728 | 0,07027205 | 7,81890561 | 0,89314597 |
435 | 1,84 | 0,0736 | 0,07101749 | 7,73683455 | 0,88856331 |
450 | 1,85 | 0,074 | 0,07139 | 7,6964642 | 0,88629125 |
465 | 1,87 | 0,0748 | 0,0721346 | 7,61701827 | 0,881785 |
480 | 1,9 | 0,076 | 0,07325046 | 7,5009841 | 0,87511825 |
495 | 1,93 | 0,0772 | 0,07436508 | 7,38855568 | 0,86855955 |
510 | 1,94 | 0,0776 | 0,07473635 | 7,35185191 | 0,86639675 |
525 | 1,96 | 0,0784 | 0,07547846 | 7,27956745 | 0,86210557 |
540 | 1,97 | 0,0788 | 0,07584931 | 7,24397536 | 0,85997696 |
555 | 1,98 | 0,0792 | 0,07622003 | 7,20874262 | 0,85785952 |
570 | 1,98 | 0,0792 | 0,07622003 | 7,20874262 | 0,85785952 |
585 | 1,99 | 0,0796 | 0,0765906 | 7,17386381 | 0,85575313 |
600 | 1,995 | 0,0798 | 0,07677584 | 7,15655547 | 0,85470404 |
615 | 2 | 0,08 | 0,07696104 | 7,13933363 | 0,85365768 |
630 | 2,01 | 0,0804 | 0,07733134 | 7,10514687 | 0,85157306 |
645 | 2,02 | 0,0808 | 0,07770151 | 7,07129843 | 0,84949917 |
660 | 2,02 | 0,0808 | 0,07770151 | 7,07129843 | 0,84949917 |
675 | 2,03 | 0,0812 | 0,07807154 | 7,03778331 | 0,84743589 |
690 | 2,04 | 0,0816 | 0,07844143 | 7,00459661 | 0,84538313 |
705 | 2,05 | 0,082 | 0,07881118 | 6,97173353 | 0,84334078 |
720 | 2,05 | 0,082 | 0,07881118 | 6,97173353 | 0,84334078 |
735 | 2,07 | 0,0828 | 0,07955028 | 6,90695944 | 0,83928691 |
750 | 2,08 | 0,0832 | 0,07991962 | 6,87503929 | 0,83727518 |
765 | 2,09 | 0,0836 | 0,08028883 | 6,84342443 | 0,83527348 |
780 | 2,1 | 0,084 | 0,0806579 | 6,81211051 | 0,83328168 |
795 | 2,11 | 0,0844 | 0,08102684 | 6,78109326 | 0,83129972 |
810 | 2,12 | 0,0848 | 0,08139564 | 6,75036846 | 0,82932748 |
825 | 2,13 | 0,0852 | 0,0817643 | 6,71993201 | 0,82736488 |
840 | 2,14 | 0,0856 | 0,08213283 | 6,68977986 | 0,82541183 |
855 | 2,16 | 0,0864 | 0,08286948 | 6,63031267 | 0,82153401 |
870 | 2,16 | 0,0864 | 0,08286948 | 6,63031267 | 0,82153401 |
885 | 2,18 | 0,0872 | 0,08360558 | 6,57193603 | 0,81769333 |
900 | 2,2 | 0,088 | 0,08434115 | 6,5146202 | 0,8138891 |
915 | 2,22 | 0,0888 | 0,08507617 | 6,4583365 | 0,81012067 |
930 | 2,23 | 0,0892 | 0,08544348 | 6,43057302 | 0,80824967 |
945 | 2,24 | 0,0896 | 0,08581066 | 6,40305729 | 0,80638739 |
960 | 2,25 | 0,09 | 0,0861777 | 6,375786 | 0,80453373 |
Ara ja hem vist les cinc provetes per separat, però em sembla que pot resultar molt interessant veure-les totes cinc juntes en un mateix gràfic.
Recordem que les quatre primeres provetes son de poliestirè i la última és de plom.
El plom, la proveta 5 de color blau-clar, és un metall que té una Tr molt baixa, com que els metalls experimenten fluència quan T>Tr podem veure que tot i estar sobmès a la menor càrrega constant (5 N), passem 950 segons fins a assolir la etapa de fluència secundària, que després comentaré.
També cal destacar la proveta 3 de poliestirè ,que l'hem assajada a la temperatura més baixa de totes, concretament a 15.5ºC, amb la gràfica queda molt clar que aquesta proveta és la que triga més a assolir una situació estacionària (color blau -grisós) , o dit d'altre forma és la que deforma menys en més temps (915 segons).Això és degut a que amb la temperatura baixa “bloquejem” el lliscament de les cadenes de poliestirè.
Ara queden les provetes 1,2 i 4 que les tres estan assajades a temperatura ambient però variant la càrrega constant a la que estan sobmeses,respectivament,12 N, 14 N i 16 N, podem veure que les dades ens resulten quarents perque com que estem comparant el mateix material veiem que la proveta 1 triga 840 segons a assolir una situació estacionària,mentre que la proveta 2 , com que estè sobmesa a més tensió , triga 465 segons i finalment la proveta 4 és la que triga menys perque suporta més tensió , només aguanta 150 segons.
VELOCITAT DE FLUÈNCIA
De totes formes em sembla que serà més clarificador representar la velocitat de fluència de les cinc provetes , primer ho faré conjuntament , i després cada una d'elles per separat.
Podem apreciar que d'entrada totes les provetes experimenten una deformació instantànea al aplicar la càrrega , la qual principalment és elàstica.
En una corva de fluència típica dels metalls es poden diferenciar tres regions:
-
Fluència primària o transitòria: es caracteritza per una velocitat de fluència decreixent, això ens indica que el material està patint un enduriment per deformació, ja que la deformació es fa més difícil a mesura que el material és deformat.
-
Fluència secundària o fluència estacionària:en aquest moment la velocitat de fluència esdevé constant, com que estem a T>Tr el material recristalitza, per tant tenim dos efectes contraposats, per una banda l'enduriment per deformació i per l'altre l'estovament per recristal.lització. En el cas dels polímers la fluència s'anomena fluència viscoelàstica , però també estem treballant a T>Tg, per tant les cadenes van lliscant
-
Fluència terciaria: es produeix una acceleració de la velocitat de fluència y finalment la ruptura. Veiem que va guanyant el procés d'estovament en front del de la recristal.lització. En aquest punt nosaltres no hi vem arribar, tal i com podem apreciar en la gràfica.
El que representem és la deformació verdadera o real vs el temps.
El paràmetre més important d'un assaig d'aquestes característiques és determinar la velocitat de fluència estacionària, aquest és un paràmetre de disseny utilitzat en enginyeria per aplicacions de llarga vida.
Proveta 1
POLIETILÈ lo= 25mm. lf= 28.13mm.
So=10.5mm2
T= 23.5ºC
Càrrega= 12N
Tensió= 1.14 Mpa.
En aquest cas i en els seguents que representaré el pendent és la velocitat de fluència.
He agafat els troços lineals d'aquesta útima representació en conjunt i els he representat per separat, he calculat la regressió i tots donen rectes força bones, la pitjor és la de la cinquena proveta.
Proveta 2
POLIETILÈ lo= 25mm. lf= 30.44 mm.
So=10.5mm2
T= 23.5ºC
Càrrega= 14N
Tensió= 1.32 Mpa.
Proveta 3
POLIETILÈ lo= 25mm. lf=27.6 mm..
So=10.965mm2
T= 15.5ºC
Càrrega= 14N
Tensió= 1.28 Mpa.
Proveta 4
POLIETILÈ lo= 25mm. lf= 28.13mm.
So=11mm2
T= 24ºC
Càrrega= 16N
Tensió= 1.45 Mpa.
Proveta 5
PLOM lo= 25mm. lf=27.25 mm..
So=9.1mm2
T= 24ºC
Càrrega= 5N
Tensió= 0.55 Mpa.
Aquesta és la pitjor regressió de les cinc regressions, però tampoc es pot dir que sigui dolenta.
BIBLIOGRAFÍA
-
Apunts de l'assignatura Mecànica dels Materials del present curs, 1999-2000 , professor DR. Roca.
-
“Introducción a al Ciencia e Ingeniería de los Materiales”, WILLIAM D. CALLISTER, Jr. Editorial Reverté,S.A.( pàginas 232-234).
Assaig de fluència
1
Descargar
Enviado por: | Ana Massagué |
Idioma: | catalán |
País: | España |