Introducción

Objetivo general

Objetivos específicos

Marco teórico

Procedimiento

Materiales/equipos

Datos y formulas

Cálculos y resultados

Análisis

Bibliografía

Créditos

Presentación

Introducción

Obj. General

Materiales

Datos

Cálculos

Análisis

Obj.Especifico

Marco Teórico

Procedimiento

Biografía

Créditos

Siempre que observemos un material en servicioestará sujeto a fuerzas o cargas. En talescondiciones es indispensable conocer lascaracterísticas del material para diseñar elinstrumento donde va a usarse de tal forma que losesfuerzos a los que vaya estar sometidos no seanexcesivos y el material no se fracture. Elcomportamiento mecánico de un material es elreflejo de la relación entre su respuesta odeformación ante una fuerza o carga aplicada. Elensayo de torsión se aplica en la industria paradeterminar constantes elásticas y propiedades delos materiales. También se puede aplicar esteensayo para medir la resistencia de soldaduras,uniones, adhesivos, etc.

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.

Presentación

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Materiales

Datos

Cálculos

Análisis

Obj.Especifico

Marco Teórico

Procedimiento

Biografía

Créditos

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.

Presentación

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Cálculos

Análisis

Obj.Especifico

Marco Teórico

Procedimiento

Biografía

Créditos

Torsión: es la solicitación que se presenta cuando seaplica un momento sobre el eje longitudinal de unelemento constructivo o prisma mecánico, comopueden ser ejes o, en general, elementos donde unadimensión predomina sobre las otras dos, aunque esposible encontrarla en situaciones diversas.

Deformación plástica: Cambio permanente de forma odimensión debido a una fuerza mecánica mayor que ellímite elástico (proporcional) del material bajopresión, que no recupera su forma original al eliminarla fuerza deformante. La fuerza que excede el límiteproporcional, hace que los átomos del enrejadocristalino se desplacen hasta el punto de no podervolver más a su posición original.

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Procedimiento

Biografía

Créditos

Deformación elástica: Cambio temporal deforma producido por una fuerza mecánicadentro del límite elástico (proporcional) delmaterial bajo presión, recuperándose la formay dimensiones originales al eliminar la fuerzadeformante. La fuerza, al estar por debajo dellímite proporcional, hace que los átomos delenrejado cristalino se desplacen sólo en valorestales que, al disminuir aquélla, vuelvan a suposición original.

Diagrama momentos torsores: Al aplicar lasecuaciones de la estática, en el empotramientose producirá un momento torsor igual y desentido contrario a T.

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Cálculos

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Procedimiento

Biografía

Créditos

El diagrama de momentos torsores

será:

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Créditos

Ensayo de torsión

La torsión en sí se refiere a un desplazamientocircular de una determinada sección transversal deun elemento cuando se aplica sobre éste unmomento torsor o una fuerza que produce unmomento torsor alrededor del eje. La torsión sepuede medir observando la deformación queproduce en un objeto un par determinado. Porejemplo, se fija un objeto cilíndrico de longituddeterminada por un extremo, y se aplica un par defuerzas al otro extremo; la cantidad de vueltas quedé un extremo con respecto al otro es una medidade torsión. Los materiales empleados en ingenieríapara elaborar elementos de máquinas rotatorias,como los cigüeñales y árboles motores, debenresistir las tensiones de torsión que les aplican lascargas que mueven.

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Procedimiento

Biografía

Créditos

La deformación plástica alcanzable con este tipode ensayos es mucho mayor que en los de tracción(estricción) o en los de compresión.

La deformación plástica alcanzable con este tipo deensayos es mucho mayor que en los de tracción(estricción) o en los de compresión.

Esfuerzo cortante y deformación angular: Si unaprobeta cilíndrica de longitud L es sometida a untorque T, el ángulo de torsión está dado por lasiguiente ecuación:

En donde G es el módulo de corte del material de laprobeta e es el momento de inercia polar de lasección transversal de dicha probeta.

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Procedimiento

Biografía

Créditos

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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Procedimiento

Biografía

Créditos

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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Procedimiento

Biografía

Créditos

Antes de realizar los ensayos de torsión hay que tomarlas respectivas medidas dimensionales de las probetas(diámetro y longitud de la sección reducida). Esteprocedimiento de medición es efectuado con un grancuidado y debe implementarse la correcta utilizacióndel Calibrador "pie de rey” instrumento de medición devital 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 conayuda de la llave ALLEN y así no tener problemas dedeslizamiento

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Procedimiento

Biografía

Créditos

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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Biografía

Créditos

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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Biografía

Créditos

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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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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Créditos

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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Créditos

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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Créditos

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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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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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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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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EL ESFUERZO MÁXIMO POR TORSIÓN EN CADA PROBETA

ES:

TC/J =ד

NM(0.004M) / 4.02(10-10) M4 0.5 =ד

pascales (106) 4.97 =ד

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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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Créditos

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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Créditos

ESTUDIANTES DE LA FACULTAD DE

INGENIERÍA

Romario Molina C.

Jessica Caballero C.

María De la Asunción

Bryan Sánchez

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