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La diferencia entre la presión de ingeniería y la presión real: por qué los resultados de la prueba de compresión pueden ser incorrectos
En la ciencia de los materiales, la resistencia a la compresión se refiere a la capacidad de un material para resistir cargas de compresión. Sin embargo, muchos ingenieros pueden pasar por alto la importante diferencia entre la presión de ingeniería y la presión real cuando realizan pruebas de compresión. Este artículo analizará más a fondo estas diferencias y revelará por qué pueden hacer que los resultados de las pruebas sean inexactos.
Concepto básico de resistencia a la compresión
La resistencia a la compresión es la carga de compresión máxima que un material puede soportar antes de fallar por completo. En un procedimiento de prueba estándar, una muestra de material se somete a cargas que aumentan gradualmente en un compresor y los cambios de carga se registran en relación con la deformación para crear una curva de tensión-deformación.
La resistencia a la compresión es a menudo una especificación clave al diseñar estructuras, pero la mitad de los resultados de las pruebas revelan poco sobre las verdaderas propiedades del material.
Medición y desviación
Las pruebas de resistencia a la compresión generalmente se realizan en condiciones estandarizadas, donde una máquina de prueba de compresión aplica una carga a una muestra y registra la deformación dentro de una región de tensión específica. Sin embargo, aquí se introduce una distinción muy importante: la de "presión de ingeniería" versus "presión real".
La presión de ingeniería se basa en el área de la sección transversal original de la muestra al inicio de la prueba, mientras que la presión real tiene en cuenta el cambio en el área de la sección transversal a medida que se aplica la carga de compresión. El resultado de esta variación significa que la presión real puede ser mayor que la presión de ingeniería para la misma carga.
La presión de ingeniería es sólo un concepto idealizado, que no refleja con precisión el rendimiento de los materiales en condiciones reales.
Efectos de la fricción por contacto
Al realizar pruebas de compresión, la fricción entre los puntos de contacto puede afectar en gran medida la precisión de los resultados de la prueba. Cuando una muestra se somete a presión, se inhibe su expansión lateral, lo que produce una deformación ovalada visual llamada “efecto barril” que distorsiona la forma de la muestra de prueba y afecta la capacidad de carga.
La presencia de fricción en el ensayo induce una distribución de tensiones no uniforme, lo que significa que la presión es mayor en unas zonas que en otras.
Necesidad de métodos de corrección
Para mejorar la precisión de las pruebas, los ingenieros deben utilizar varios métodos para corregir las desviaciones causadas por la fricción y la geometría. Por ejemplo, se pueden utilizar lubricantes apropiados o materiales con propiedades reductoras de fricción para recubrir la muestra y las superficies de contacto de la máquina de prueba. Esto promueve una distribución de carga más uniforme, lo que da como resultado datos de prueba más precisos.
Además, utilizando técnicas avanzadas como la simulación numérica y el análisis de elementos finitos, es posible comprender con más detalle el comportamiento del material y predecir su resistencia a la compresión en diferentes condiciones. Estos métodos pueden proporcionar una comprensión más completa del rendimiento del material, garantizando que no se produzcan fallas en el desarrollo y las aplicaciones de nuevos materiales.
ConclusiónLa prueba de compresión es una parte esencial de las pruebas de materiales, pero la precisión de los resultados de las pruebas a menudo se ve afectada por la diferencia entre la presión de ingeniería y la presión real. Los ingenieros deben ser conscientes de estas posibles desviaciones y tomar medidas para reducir sus efectos. ¿Ha considerado estos factores clave para garantizar la confiabilidad de los resultados de sus pruebas?
