Efecto de la curvatura superficial sobre la exactitud en el cálculo de la tensión a partir de la deformación medida con galgas extensométricas resistivas

Resumen

La extensometría por medio de galgas resistivas es una técnica muy empleada por ser un método relativamente sencillo para medir la deformación que sufre un elemento sometido a solicitaciones. En general, el propósito de medir la deformación es el cálculo de la tensión que la origina. De esta forma se comprueba su comportamiento en relación con su tensión de fluencia o de rotura y su capacidad para resistir las solicitaciones. A pesar de su uso generalizado, hasta la fecha las investigaciones para determinar su grado de confiabilidad no abarcan todas las posibles situaciones en las que se utilizan, en especial si se trata de circunstancias de medida como la deformación en elementos curvos. Hasta la fecha, el cálculo de la tensión a partir de la deformación medida sobre una superficie curva ignora el posible efecto de la curvatura. Por esta razón, el objetivo principal de esta tesis ha sido determinar el efecto de la curvatura superficial sobre la exactitud en el cálculo de la tensión a partir de la deformación medida. En los ensayos realizados se ha llegado a la conclusión de que la curvatura sí afecta el cálculo de la tensión y supone una desviación significativa entre la tensión calculada a partir de mediciones experimentales y la tensión corregida. Se propone que, para calcular la tensión corregida por los efectos de la curvatura se debe utilizar un factor de corrección por curvatura, el cual es función de la curvatura y del módulo de Young del material. Para determinar el efecto de la curvatura y obtener una expresión para el cálculo del factor de corrección se han realizado ensayos experimentales con galgas adheridas a elementos de diferente curvatura, así como probetas planas del mismo material. En cada ensayo se ha medido la deformación asociada a la carga aplicada. Además, se ha desarrollado una metodología para el análisis de los factores de error que afectan a la extensometría resistiva, así como su incertidumbre asociada. De esta manera, se han corregido los valores de deformación medidos y se ha cuantificado la incertidumbre para comprobar la idoneidad de la metodología utilizada. Se ha caracterizado la relación entre la tensión y la deformación corregida en los elementos planos y curvos. Para calcular la tensión en las probetas curvas se han desarrollado dos modelos, uno basado en las leyes de resistencia de materiales y otro que utiliza el método de los elementos finitos. Para calcular la tensión en las probetas planas se han utilizado las leyes de resistencia de materiales. Una vez conocida la relación entre la tensión y la deformación para los diferentes casos estudiados se ha realizado una regresión múltiple por mínimos cuadrados. De esta manera se obtienen las ecuaciones que relacionan las variables independientes de la curvatura y el módulo de Young del material, con el cociente entre la tensión y la deformación sobre la superficie curva. Finalmente, el factor de corrección por curvatura se ha definido en términos de estas dos variables independientes y se ha obtenido la ecuación para calcular su incertidumbre.