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Ensayo biaxial

En el ensayo biaxial –a diferencia del ensayo de tracción uniaxial– se somete una probeta a carga mediante dos ejes de carga.

La solicitación de carga puede ser, además del ensayo de tracción o compresión, por momento de torsión (ensayo de tracción-compresión-torsión). Para ello, la máquina de ensayos de materiales, además del accionamiento del travesaño, necesita un accionamiento de torsión adicional.

Para realizar análisis de materiales más detallados en el campo de tensión-tracción biaxial, se pueden llevar a cabo ensayos en probeta cruciformes. Para el ensayo en este tipo de probetas, se requieren cuatro ejes de ensayos.

Con los ejes de ensayo adicionales, se pueden reproducir tanto ratios de tensión constantes (trayectoria de tensión lineal) como trayectorias de tensión combinables (método escalonado).

Ensayo de tracción-compresión-torsión

El ensayo de tracción-compresión-torsión es un método multiaxial del ensayo de materiales y componentes, que combina un momento de torsión con un ensayo de tracción o compresión.

Con el uso de un accionamiento de torsión, se produce una torsión de la probeta que, en combinación con una aplicación de fuerza en sentido de tracción o compresión, provoca diferentes tipos de tensión sobre la resistencia del material.

El momento de torsión Mt se calcula multiplicando la fuerza F de la palanca por la longitud de la palanca utilizada: Mt = F ⋅ r

Una célula de carga o un transductor de torsión se encargan de medir las tensiones o cargas.

Ensayo de tracción biaxial en probetas cruciformes

El ensayo de tracción biaxial o de doble eje es una especialidad en el ensayo de materiales. Debido a las crecientes exigencias en los materiales, los ensayos uniaxiales ya no son suficientes para determinar sus valores característicos. Con el ensayo de ensayo de tracción biaxial cruciforme se producen campos de tensión-tracción, generados al someter a carga biaxial una probeta cruciforme.

Para generar el campo de tensión-tracción biaxial, se requieren cuatro ejes motrices, que pueden controlarse y regularse individualmente, o dos ejes motrices en funcionamiento maestro-esclavo.

Si, además de la medición y el control de la deformación, se requiere una regulación del punto central en la probeta cruciforme, es indispensable un sistema con ejes de accionamiento regulables y controlables individualmente.

El ensayo de tracción biaxial se emplea principalmente en el campo de la investigación y el desarrollo para examinar valores de tensión definidos en el punto de intersección de la probeta. Para el área del ensayo de metales, existe un borrador de norma ISO-FDIS 16842, en el que se incluyen indicaciones sobre la ejecución de probetas, el montaje y las secuencias de ensayo.

Probeta cruciforme

La probeta cruciforme se somete a carga en dos sentidos (en este caso, vertical y horizontal). Las flechas indican la tensión nominal. Durante el ensayo, se produce una tensión muy elevada en el material, denominada tensión de entalla, que se genera en las esquinas de la probeta cruciforme. Las líneas rojas muestran las trayectorias de tensión. 

Estrategias de ensayo para trayectorias de carga monoaxiales y biaxiales en el ensayo de tracción biaxial cruciforme

En este caso, también se muestra la carga en sentido vertical y horizontal. Gracias a los ejes de ensayo adicionales, se pueden reproducir tanto ratios de tensión constantes (trayectoria de tensión lineal) como trayectorias de tensión combinables (método escalonado). 

En este diagrama, se muestran las estrategias resultantes.

Medición óptica y control de la deformación

Para medir la deformación en el campo de tensión-tracción biaxial, se emplean sistemas de medición ópticos. Con ellos, además de una medición y regulación de la deformación, en una versión ampliada, también se puede regular el punto central de la probeta.

Las probetas cruciformes deben tener las marcas adecuadas para que el sistema de medición registre los desplazamientos en los respectivos sentidos axiales. Para la medición y control de la deformación, se requieren generalmente 4 marcas.

Si se requiere un control central adicional, es necesaria una marca adicional en el centro de la probeta.

Productos para el ensayo biaxial

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