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El ensayo de torsión es un mecanismo en que se deforma un material aplicándole un par torsor.
Tipo: Apuntes
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¡No te pierdas las partes importantes!
I. Introducción ▪ El ensayo de torsión es un mecanismo en que se deforma un material aplicándole un par torsor. ▪ La deformación plástica alcanzada en este tipo de ensayos es mucho mayor que en la tracción y la de compresión. II. Torsión Muchos materiales cuando están en servicio y sujetos a fuerzas o cargas. En tales condiciones es necesario conocer las características del material para diseñar el instrumento Esfuerzos a los que vaya a estar sometido 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. 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. La Torsión en sí, se refiere a la deformación helicoidal que sufre un cuerpo cuando se le aplica un par de fuerzas (sistema de fuerzas paralelas de igual magnitud y sentido contrario). 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. El ensayo de torsión es un ensayo en que se deforma una muestra aplicándole un par torsor. La deformación plástica alcanzable con este tipo de ensayos es mucho mayor que en los de tracción (estricción) o en los de compresión (Abarrilamiento, aumento de sección). Da información directamente del comportamiento a cortadura del material y la información de su comportamiento a tracción se puede deducir fácilmente. El objetivo de este laboratorio es encontrar la duración de la deformación elástica y la deformación plástica después de aplicarle un torque a una probeta teniendo en cuenta que la deformación plástica alcanzable con este tipo de ensayos es mucho mayor que en los de tracción.
Además, se desea hallar el módulo de elasticidad o rigidez que está definido como la pendiente de la gráfica de la deformación elástica, esto nos permitirá conocer su rigidez, pues cuanto mayor es el módulo de elasticidad mayor es la oposición de este a la fractura. La deformación elástica es aquella que es reversible es decir que al aplicarle cierta fuerza (en este caso un torque) el material tiende a volver a su forma habitual. La deformación plástica es lo contrario de la deformación elástica pues en este caso el material no recupera la forma original después de retirarle la fuerza aplicada es decir es irreversible. El torque es la posibilidad de giro que tiene un objeto, esto teniendo en cuenta que se le aplica un par de fuerzas. III. Objetivos ➢ Analizar el comportamiento de los materiales metálicos al ser sometidos a un esfuerzo de Cortante o de torsión. ➢ Reconocer y determinar de manera práctica las distintas propiedades mecánicas. ➢ Construir e interpretar la gráfica. ➢ Calcular el módulo de rigidez, limite elástico. ➢ Medir la resistencia a fluencia o esfuerzo de fluencia de los materiales. ➢ Observar y reconocer las posibles diferencias que presentan los diversos materiales en cuanto a ductilidad y fragilidad. ➢ Analizar cómo es el comportamiento de las secciones transversales en la prueba y determinar el tipo de ruptura que se presenta en dicho ensayo IV. Diagrama de momento de torsor y ángulo de torsión La obtención del diagrama de momento torsor en función del ángulo de torsión, para una probeta cilíndrica sometida a torsión, es fundamental para determinar el módulo de rigidez al corte, el esfuerzo cortante de proporcionalidad y el esfuerzo cortante de fluencia En dicho diagrama se pueden distinguir: El límite de proporcionalidad, el límite de fluencia y la ruptura de la probeta. La zona lineal del gráfico, permite determinar el módulo de rigidez al corte del material y el esfuerzo cortante de proporcionalidad.
VII. Tabla
VIII. Formulas a utilizar Área Momento Polar de Inercia Esfuerzo de Corte Angulo de Torsión Módulo de Rigidez 𝐴 =
Área: 𝐴 = 𝜋( 1. 25 𝑐𝑚)^2 4
Momento Polar de Inercia: 𝐽 0 = 𝜋( 1. 25 𝑐𝑚)^4 32
Esfuerzo de Corte: 𝜏 = ( 1540 𝐾𝑔.𝑐𝑚)( 0. 625 𝑐𝑚)
𝐾𝑔 𝑐𝑚^2 Angulo de Torsión: 𝜑 = 20 °^ − 4 °^ = 16 ° Módulo de Rigidez: 𝐺 = ( 1540 𝐾𝑔.𝑐𝑚)( 6 𝑐𝑚) 180 𝜋 16 0. 2396 𝑐𝑚^4
𝐾𝑔 𝑐𝑚^2