ensayo de torsion

1. Introducción
Objetivo general
Objetivos específicos
Marco teórico
Procedimiento
Materiales/equipos
Datos y formulas
Cálculos y resultados
Análisis
Bibliografía
Créditos

2. Presentación
Introducción
Obj. General
Obj.Especifico
Marco Teórico
Procedimiento
Materiales
Datos
Cálculos
Análisis
Biografía
Créditos
 Siempre que observemos un material en servicio
estará sujeto a fuerzas o cargas. En tales
condiciones es indispensable conocer las
características del material para diseñar el
instrumento donde va a usarse de tal forma que los
esfuerzos a los que vaya estar sometidos no sean
excesivos y el material no se fracture. El
comportamiento mecánico de un material es el
reflejo de la relación entre su respuesta o
deformación ante una fuerza o carga aplicada. El
ensayo de torsión se aplica en la industria para
determinar constantes elásticas y propiedades de
los materiales. También se puede aplicar este
ensayo para medir la resistencia de soldaduras,
uniones, adhesivos, etc.

3. OBJETIVO GENERAL
 Analizar el ángulo de torsión y el modulo de rigidez de
los materiales (bronce, acero, aluminio) utilizados en
el laboratorio, obtenidos a partir del ensayo de
torsión.
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Materiales
Datos
Cálculos
Análisis
Biografía
Créditos

4.  Analizar el comportamiento de los materiales
(bronce, acero, aluminio) al ser sometidos a
esfuerzo cortante por torsión.
 Calcular el modulo de rigidez, momento polar de
inercia y ángulo de torsión para los distintos
materiales.
 Conocer nuevas terminologías para así manejar el
lenguaje ingenieril.
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Materiales
Datos
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Análisis
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Créditos

5.  Torsión: es la solicitación que se presenta cuando se
aplica un momento sobre el eje longitudinal de un
elemento constructivo o prisma mecánico, como
pueden ser ejes o, en general, elementos donde una
dimensión predomina sobre las otras dos, aunque es
posible encontrarla en situaciones diversas.
 Deformación plástica: Cambio permanente de forma o
dimensión debido a una fuerza mecánica mayor que el
límite elástico (proporcional) del material bajo
presión, que no recupera su forma original al eliminar
la fuerza deformante. La fuerza que excede el límite
proporcional, hace que los átomos del enrejado
cristalino se desplacen hasta el punto de no poder
volver más a su posición original.
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6.  Deformación elástica: Cambio temporal de
forma producido por una fuerza mecánica
dentro del límite elástico (proporcional) del
material bajo presión, recuperándose la forma
y dimensiones originales al eliminar la fuerza
deformante. La fuerza, al estar por debajo del
límite proporcional, hace que los átomos del
enrejado cristalino se desplacen sólo en valores
tales que, al disminuir aquélla, vuelvan a su
posición original.
 Diagrama momentos torsores: Al aplicar las
ecuaciones de la estática, en el empotramiento
se producirá un momento torsor igual y de
sentido contrario a T.
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7.  El diagrama de momentos torsores
será:
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8.  Ensayo de torsión
La torsión en sí se refiere a un desplazamiento
circular de una determinada sección transversal de
un elemento cuando se aplica sobre éste un
momento torsor o una fuerza que produce un
momento torsor alrededor del eje. La torsión se
puede medir observando la deformación que
produce en un objeto un par determinado. Por
ejemplo, se fija un objeto cilíndrico de longitud
determinada por un extremo, y se aplica un par de
fuerzas al otro extremo; la cantidad de vueltas que
dé un extremo con respecto al otro es una medida
de torsión. Los materiales empleados en ingeniería
para elaborar elementos de máquinas rotatorias,
como los cigüeñales y árboles motores, deben
resistir las tensiones de torsión que les aplican las
cargas que mueven.
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9.  La deformación plástica alcanzable con este tipo
de ensayos es mucho mayor que en los de tracción
(estricción) o en los de compresión.
 La deformación plástica alcanzable con este tipo de
ensayos es mucho mayor que en los de tracción
(estricción) o en los de compresión.
 Esfuerzo cortante y deformación angular: Si una
probeta cilíndrica de longitud L es sometida a un
torque T, el ángulo de torsión está dado por la
siguiente ecuación:
 En donde G es el módulo de corte del material de la
probeta e es el momento de inercia polar de la
sección transversal de dicha probeta.
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10. Sobre la base de la ecuación anterior, se puede
determinar experimentalmente el módulo de corte G
del material constituyente de la probeta.
Si los esfuerzos cortantes no sobrepasan el límite de
proporcionalidad, dicho esfuerzo se distribuye
linealmente, es cero en el eje central de la probeta y
tiene un valor máximo en la periferia.
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11. En la figura anterior se indica la distribución de esfuerzos
cortantes, en una sección transversal cualquiera, de una
probeta de sección cilíndrica sometida a torsión. En este
caso, el valor del esfuerzo cortante es igual a:
Siendo el módulo resistente a la torsión y está definido por:
Donde:
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12.  Antes de realizar los ensayos de torsión hay que tomar
las respectivas medidas dimensionales de las probetas
(diámetro y longitud de la sección reducida). Este
procedimiento de medición es efectuado con un gran
cuidado y debe implementarse la correcta utilización
del Calibrador "pie de rey” instrumento de medición de
vital importancia para tomar el valor de nuestros datos.
 Fijamos la probeta a las copas de la máquina de torsión,
asegurándonos que la probeta quede bien sujeta con
ayuda de la llave ALLEN y así no tener problemas de
deslizamiento
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13. Luego de haber ajustado la varilla pequeña (10 cm) a la
probeta colocamos el soporte de carga encima de esta y
calibramos el deformimetro dejándolo en cero para que a
través de este obtengamos medidas angulares.
En el soporte de carga agregamos sobre ella una pesa pesas de
5 N, la cual es la igual para todas las pruebas con la misma
distancia de 10 cm (varilla pequeña) y así poder determinar el
torque aplicado en cada una de las probetas y poder hallar
luego con la medida dada por el deformimetro el ángulo de
deformación y ya con el torque, diámetro de la probeta,
distancia de puntos (de partida y aplicación de torque),
podemos hallar el módulo de corte G del material
constituyente de la probeta.
Este ensayo se realiza en el rango de comportamiento
linealmente elástico del material.
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14.  MÁQUINA DE PRUEBAS DE TORSIÓN Y FLEXIÓN
MT 3005 es una máquina combinada para pruebas de
torsión y flexión. Puede utilizarse tanto en ejercicios de
laboratorio como para soporte de trabajo teórico sobre
torsión y flexión. Su tamaño reducido y poco peso facilita
el desplazamiento de una sala a otra.
Torsión
Se utiliza pruebas de torsión para determinar y comparar
el módulo de rigidez de diferentes materiales y demostrar
la formula de la deformación.
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15.  Instrumento utilizado para medir longitudes muy
pequeñas
3 PROBETAS DE SECCIÓN CIRCULAR (BRONCE, ACERO,
ALUMINIO), DE 8MM DE DIÁMETRO, CON UNA LONGITUD DE
35CM.
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16.  LLAVE ALLEN
 Es la herramienta usada para atornillar/desatornillar
tornillos, que tienen cabeza hexagonal interior
medida en milímetros, que se diferencia de las Bristol
que las tienen en pulgadas.
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17. Es un instrumento para medir dimensiones de objetos
relativamente pequeños, desde centímetros hasta
fracciones de milímetros (1/10de milímetro, 1/20 de
milímetro, 1/50 de milímetro).
En la escala de las pulgadas tiene divisiones equivalentes
a1/16 de pulgada, y, en su nonio, de 1/128 de pulgadas.
Consta de una "regla" con una escuadra en un extremo,
sobre la cual se desliza otra destinada a indicar la
medida en una escala. Permite apreciar longitudes de
1/10, 1/20 y 1/50 de milímetro utilizando el nonio.
permite medir dimensiones internas y profundidades.
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18. PROBETA LONGITUD DIAMETRO RADIO
Acero 35 cm = 0.35
M
8mm = 8(10-3) 4(10-3)
Alumini
o
35 cm = 0.35
M
8mm = 8(10-3) 4(10-3)
Bronce 35 cm = 0.35
M
8mm = 8(10-3) 4(10-3)
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19.  FUERZA (F) = 5 NEWTON
 DISTANCIA ENTRE LA FUERZA Y LA PROBETA (D) = 10 CM = 0.1 M
 T = FD
 T = 5 N (0.1 M)
 T = 0.5 NM
 T = Torque en la sección (NM, Lbin)
 L= Longitud sección (M, in)
 J = Momento polar de inercia
 G = Modulo de rigidez
 Φ = Angulo de torsión
 r = Radio
 C= Distancia más alejada del eje neutro
 MOMENTO POLAR DE INERCIA
J = (π/2)r4
 MODULO DE RIGIDEZ
G = TL/ ΦJ
 ESFUERZO CORTANTE POR TORSION
ד = TC/J
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20.  PROBETA DE BRONCE
 ANGULO DE TORSIÓN PROBETA DE BRONCE
Longitud medida con el deformimetro = 30/100 = 0.3°
0.3° --------- Φ rad
180°--------- π
Φ rad = 5.23 (10-3) rad
 MOMENTO POLAR DE INERCIA PROBETA BRONCE
J = (π/2)r4
J = (π/2) * (0.004M)4
J = 4.02(10-10) M4
 MODULO DE RIGIDEZ PROBETA DE BRONCE
G = TL/ ΦJ
G = [(0.5 NM)(0.35 M)] / [(5.23 (10-3) rad)( 4.02(10-10) M4]
G = (0.175 NM2) / ( 2.10(10-12)M4 )
G = 3.68(10-13) Pascales
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21.  PROBETA DE ACERO
 ANGULO DE TORSIÓN PROBETA DE ACERO
 Longitud medida con el deformimetro = 12/100 = 0.12°
0.12° --------- Φ rad
180°--------- π
 Φ rad = 2.10 (10-3) rad
 MOMENTO POLAR DE INERCIA PROBETA ACERO
J = (π/2)r4
J = (π/2) * (0.004M)4
J = 4.02(10-10) M4
 MODULO DE RIGIDEZ PROBETA DE ACERO
G = TL/ ΦJ
G = [(0.5 NM)(0.35 M)] / [(2.10(10-3) rad)( 4.02(10-10) M4]
G = (0.175 NM2) / ( 8.44(10-13)M4 )
G = 1.47(10-13) Pascales
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22.  PROBETA DE ALUMINIO
ANGULO DE TORSIÓN PROBETA DE ALUMINIO
Longitud medida con el deformimetro = 34/100 = 0.34°
0.34° --------- Φ rad
180°--------- π
Φ rad = 5.93 (10-3) rad
 MOMENTO POLAR DE INERCIA PROBETA ALUMINIO
J = (π/2)r4
J = (π/2) * (0.004M)4
J = 4.02(10-10) M4
 MODULO DE RIGIDEZ PROBETA DE ALUMINIO
G = TL/ ΦJ
G = [(0.5 NM)(0.35 M)] / [(5.93 (10-3) rad)( 4.02(10-10) M4]
G = (0.175 NM2) / ( 2.38(10-12)M4 )
G = 4.17(10-13) pascales
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23.  EL ESFUERZO MÁXIMO POR TORSIÓN EN CADA PROBETA
ES:
ד= TC/J
0.5 =ד NM(0.004M) / 4.02(10-10) M4
4.97 =ד (106) pascales
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24.  Mediante el ensayo de torsión pudimos analizar el
comportamiento a la torsión de tres diferentes
materiales (bronce, acero, aluminio) que fueron
sometidos a un momento torsor de 0.5 NM el cual arrojo
el ángulo de torsión para cada material y con este
ángulo logramos obtener el modulo de rigidez de cada
uno donde el acero mostro un menor modulo de rigidez
de 1.47(10-13) Pascales y presento un menor ángulo de
deformación de 0.12° = 2.09(10-3).
 Hay que tener en cuenta en este tipo de ensayos que La
deformación plástica alcanzable es mucho mayor que en
los de tracción (estricción).
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25.  Ciencia e ingeniería de los materiales; de Donal r. Askeland;
editorial Thomson.
 Recuperado el 23 de octubre 2013 de uindustrial
http://www.udistrital.edu.co:8080/documents/19625/239908/ENS
AYO+DE+TORSION.pdf?version=1.0
 Ciencia de materiales para ingeniería; de Carl Keyser; editorial
thomson
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26.  ESTUDIANTES DE LA FACULTAD DE
INGENIERÍA
 Romario Molina C.
 Jessica Caballero C.
 María De la Asunción
 Bryan Sánchez
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