a. Carga aplicada en el rango elástico
Los resultados de las mediciones realizadas a los 5 modelos experimentales antes (dimensiones A - D) y durante (separación mínima E y deformación angular máxima F
entre discos) su ensayo se registraron en la tabla B12.01. El análisis estadístico de estas mediciones (tabla C12.01) mostró que:
Las barras longitudinales no quedaron paralelas totalmente, sino que en la parte superior estuvieron 0.496 mm (en promedio: 18.702 mm – 18.206 mm) más próximas respecto a la parte inferior.
Las barras transversales tampoco quedaron totalmente paralelas, sino que en la parte izquierda estuvieron 0.132 mm más próximas respecto a la parte derecha. La figura A12.01 (anexo A) muestra la gráfica Carga – Compresión anterior obtenida para el primer ensayo del modelo experimental del Sistema Dufoo con travesaños, con carga cuasi-estática de flexo-compresión anterior aplicada en el límite elástico. En todas las gráficas obtenidas de los 5 ensayos, la deformación elástica del modelo experimental mostró un comportamiento no lineal, de tipo visco-elástico.
Los resultados de los 5 ensayos se registraron en la tabla B12.02, y el análisis estadístico se muestra en la tabla C12.02:
La carga máxima promedio para el desplazamiento de 15 mm programado del vástago de carga fue de 412.60 N, carga que generó un momento flexionante máximo promedio de 18.568 N.m.
La separación mínima (dimensión E) promedio entre discos, estando aplicada la carga máxima fue de 18.248 mm, lo que generó una deformación angular promedio correspondiente de 14.9° (véase también tabla C12.01).
La rigidez lineal promedio en N/mm, como se ha reportado en estudios de otros investigadores [Cunningham], fue de 27.868 N/mm, y la flexibilidad lineal promedio fue de 0.0359 mm/N.
La rigidez lineal promedio en N.m/mm, fue de 1.156 N.m/mm y la flexibilidad de 0.864 mm/N.m.
La rigidez angular promedio en N.m/°, fue de 1.247 N.m/° y la flexibilidad promedio de 0.8026 °/N.m.
Para el desmontaje del modelo experimental, el torque de aflojamiento se midió hasta después del ensayo del modelo con carga a la falla (véase tabla B12.03).
b. Carga aplicada a la falla
Los modelos experimentales ensayados con carga a la falla previamente se les aplicó carga dentro del rango elástico, por lo que sus dimensiones A – D ya no se midieron.
La separación mínima E y deformación angular máxima F medidas entre discos durante su ensayo, y la separación residual G y deformación residual H medidas después del ensayo, se registraron en la tabla B12.03.
El análisis estadístico descriptivo de estas mediciones se muestra en la tabla C12.03. La figura A12.02 (anexo A) muestra la gráfica Carga – Compresión anterior obtenida para el primer ensayo del modelo experimental del Sistema Dufoo con travesaños, con carga cuasi-estática de flexo-compresión anterior a la falla. En todas las gráficas obtenidas de los 5 ensayos, la deformación elástica del modelo experimental mostró un comportamiento no lineal, de tipo visco-elástico.
Los resultados de los ensayos se registraron en la tabla B12.04 y su análisis estadístico descriptivo se muestra en la tabla C12.04:
La carga compresiva de cedencia promedio, determinada con las gráficas Carga - deformación para un desplazamiento del vástago de carga de 15 mm, fue de 493 N. Por tanto, el momento flexionante de cedencia calculado fue de 22.19 N.m.
La carga compresiva máxima promedio fue de 591.4 N para una compresión máxima promedio de 30.2 mm del vástago de carga, lo que generó una compresión máxima promedio de 33.5 mm (la compresión máxima en cada ensayo se calculó a partir de la separación E mínima medida en el extremo anterior de los discos del modelo) y una deformación angular máxima F promedio de 34.4° entre los discos (véase también tabla C12.03).
Por tanto, el momento flexionante máximo calculado fue de 26.61 N.m.
La compresión residual promedio del modelo fue de 10.74 mm con una deformación angular residual promedio de 10.5
Al retirarse el modelo experimental de la máquina de ensayos, se observó que el modo de falla del modelo experimental fue la flexión permanente de las barras longitudinales. El torque para aflojar los tornillos 1-4 y tuercas 5-8 medido después del ensayo del modelo para su desmontaje, mostró variaciones según su localización (tabla B12.03), y según su análisis estadístico descriptivo (tabla C12.03), los torques de aflojamiento promedio de los tornillos 1-4 fueron inferiores a los correspondientes para las tuercas 5-8:
Para los tornillos 1-4, los torques fueron: 31.2 lb-pulg (σ = 5.06952), 33.2 lb-pulg (σ
= 3.03315), 31.6 lb-pulg (σ = 5.41295) y 34.6 lb-pulg (σ = 8.73499) respectivamente.
Para las tuercas 5-8: 40.6 lb-pulg (σ = 4.9295), 37.4 lb-pulg (σ = 5.45894), 39.8 lb- pulg (σ = 5.5857) y 43 lb-pulg (σ = 6.89202).
Después de desensamblarse el modelo, se revisaron los cuatro puntos de contacto entre piezas del Sistema Dufoo:
a. Barra longitudinal (superficie esférica externa) - tornillo prisionero (superficie plana). Véase figura 12.02.
b. Collarín tope (superficie esférica externa) del tornillo pedicular – plaquita-deslizador (superficie cilíndrica interna). Véase figura 12.03.
c. Arandela ranurada (superficie cilíndrica interna) - tuerca del tornillo pedicular (superficie esférica externa). Véase figura 12.03.
d. Tuerca hexagonal (superficie plana) - barra transversal (superficie cilíndrica externa). Véase figura 12.04.
En el punto de contacto a se encontraron aplastamientos en la superficie plana de la punta del tornillo prisionero. En los puntos de contacto b y c se observaron aplastamientos y variación de la localización de la zona de contacto. En el punto de contacto d se observaron aplastamientos en la superficie plana de la tuerca hexagonal.
Figura 12.02. Punto de contacto (a) entre la superficie plana del tornillo (prisionero) y la superficie cilíndrica externa de la barra longitudinal.
Figura 12.03. Puntos de contacto: (b) entre la superficie cilíndrica interna de la plaquita- deslizador y la superficie esférica del tope del tornillo pedicular, (c) entre la superficie esférica externa de la tuerca del tornillo pedicular y la superficie cilíndrica interna de la plaquita-deslizador. Capítulo 12. Resultados experimentales ... 186
Figura 12.04. Punto de contacto d entre la superficie plana de la tuerca hexagonal del ganchito y la superficie cilíndrica externa de la barra transversal.