¿Qué es un ensayo de cizallamiento?
Una ensayo de cizallamiento está diseñado específicamente para someter a tensión a una probeta, induciendo un fallo por deslizamiento a lo largo de un plano paralelo a las fuerzas aplicadas. Normalmente, las fuerzas de cizallamiento hacen que una superficie de un material se mueva en una dirección, mientras que la superficie opuesta se mueve en la dirección opuesta, lo que provoca una tensión mediante un movimiento de deslizamiento. A diferencia de los ensayos de tracción y compresión, en los que las fuerzas son perpendiculares a las superficies de contacto, en los ensayos de cizallamiento las fuerzas son paralelas a dichas superficies.
¿Para qué sirve la prueba de cizallamiento?
La principal aplicación de un ensayo de cizallamiento consiste en evaluar la resistencia al cizallamiento de un material, que representa el esfuerzo de cizallamiento máximo que puede soportar antes de fallar. Esta característica tiene una gran importancia en el diseño de diversos elementos de fijación, como pernos y tornillos. Por ejemplo, en situaciones en las que un tornillo fija dos placas, cualquier fuerza paralela que actúe sobre las placas puede someter al tornillo a fuerzas de cizallamiento. Si el tornillo falla bajo el esfuerzo cortante, podría desencadenar una serie de fallos, que podrían provocar el colapso de una estructura mayor.
¿Cómo realizar un ensayo de cizallamiento?
Para realizar correctamente una ensayo de cizallamiento hay que seguir varios pasos.
En primer lugar, hay dos tipos de pruebas de cizalladura que se utilizan habitualmente.
La primera consiste en colocar la muestra en un dispositivo modificado de flexión en tres puntos o de flexión en cuatro puntos. En este ensayo, la muestra se carga para que experimente un doble cizallamiento, con fuerzas aplicadas en dos puntos. Anclando cada extremo de la muestra, la fuerza se ejerce sobre la sección central, con el objetivo de eliminarla de modo que ambos extremos permanezcan intactos.
El segundo método de ensayo requiere que la muestra tenga extremos cónicos, cada uno de ellos insertado en fijaciones de agarre desplazadas del eje vertical de la muestra. A continuación, se aplica tensión para tirar de las caras opuestas de la muestra en direcciones opuestas, evaluando su resistencia al cizallamiento.
Material en ensayo de cizalladura
Las pruebas de cizallamiento suelen abarcar tres materiales: sustratos rígidos, adhesivos y materiales compuestos estratificados. Los sustratos rígidos, que pueden ser metales, plásticos, cerámicas, materiales compuestos o maderas, suelen manifestarse en formas sólidas y sirven como elementos fundacionales o de fijación en diversas construcciones. Los adhesivos, por su parte, se emplean para unir dos materiales y sufren un esfuerzo cortante cuando se someten a fuerzas direccionales opuestas, con el objetivo de separar los materiales unidos. Los materiales compuestos estratificados sufren una tensión de cizallamiento similar a la de los adhesivos, ya que las fuerzas de cizallamiento aplicadas actúan sobre el adhesivo o laminado responsable de unir las capas del material compuesto.
Normas populares en pruebas de cizallamiento
- ASTM D732 – Ensayo de resistencia al cizallamiento de plásticos
- ASTM D1002 – Ensayo de cizalladura de juntas solapadas adhesivas de metales
- ASTM D1037 – Ensayo de resistencia de paneles de fibra y partículas a base de madera
- ASTM D3846 – Resistencia al cizallamiento en el plano de plásticos reforzados
- ASTM D4762 – Equipo de ensayo de materiales compuestos reforzados con fibra de matriz polimérica
- ASTM E143 – Equipo de ensayo del módulo de cizalladura por torsión
- ISO 1827 – Equipo de ensayo de adherencia al cizallamiento de caucho sobre metal
- ISO 4587 – Resistencia al cizallamiento por solapamiento del adhesivo de conjuntos unidos rígido a rígido
- ISO 10123 – Resistencia al cizallamiento de los adhesivos anaeróbicos
- ISO 14129 – Fibre-reinforced plastic composites – Determination of the in-plane shear stress/shear strain response, including the in-plane shear modulus and strength, by the ±45° tension ensayo method
Máquinas de ensayo de cizallamiento
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