electricidad








INGENIERIA DE EJECUCIÓN EN MECANICA
PLAN 2002

GUIA DE LABORATORIO




ASIGNATURA
Resistencia de Materiales
NIVEL 04
EXPERIENCIA E982
ENSAYO DE TORSIÓN

HORARIO: MARTES: 9-10-11-12










ENSAYO DE TORSIÓN


1. OBJETIVO GENERAL

Determinar las propiedades mecánicas de diferentes tipos de materiales sometidos a torsión, tales como: Acero, latón,bronce y aluminio.

2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS

a) Capacitar al alumno para identificar en el laboratorio las diferentes máquinas de ensayo de torsión: Máquina de ensayo de torsión estática y máquina de fatiga rotativa.

b) Capacitar al alumno en el ensayo normalizado de torsión según norma proporcionada por el Instituto Nacional de Normalización (INN) y aplicar las unidades que se usan en elSistema Internacional de Unidades (SI) y en el Sistema Métrico Técnico.

c) Familiarizar al alumno con las definiciones básicas de la resistencia de los materiales tales como: Momento torsor, ángulo de torsión, distorsión angular, diagrama de momento torsor versus ángulo de rotación, esfuerzo cortante y curva característica en un ensayo de torsión, determinada por el esfuerzo cortante versus ladistorsión angular.

d) Determinar, a través del experimento, el módulo de rigidez al corte o módulo de corte G de un material

e) Determinar diferentes esfuerzos cortantes, tales como: Esfuerzo de corte proporcional, esfuerzo de corte por fluencia, esfuerzo de corte plástico y esfuerzo de corte de ruptura.

f) Comprobar que las secciones circulares permanecen circulares después de latorsión.

g) Distinguir entre fractura por torsión en un material dúctil y fractura por torsión en un material frágil.


3. INTRODUCCIÓN TEÓRICA

3.1 Definición de esfuerzo cortante y distorsión 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 laprobeta e es el momento de inercia polar de la sección circular de dicha probeta.

En la figura 1 se indica una probeta de sección circular de radio R, sometida a un momento torsor T.

En consecuencia, el valor del módulo de corte G es igual a:




Sobre la base de la ecuación anterior, se puede determinar experimentalmente el módulo de corte G del material constituyente de la probeta.

Silos 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 figura 2 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 esigual a:



Siendo el módulo resistente a la torsión y está definido por:



Donde:


Siendo d el diámetro de la probeta, por lo tanto d = 2R.
Reemplazando el momento de inercia polar, en función del radio, se obtiene la siguiente expresión para el módulo resistente:


Por lo tanto, el esfuerzo cortante en la periferia del cilindro es igual a:



De la figura 1, considerando laigualdad de arcos, según el radio R y la generatriz L, se puede deduce lo siguiente:



Donde es la distorsión angular. Se puede deducir que dicho valor es:





Figura 1 Probeta de sección circular de radio R y longitud L, sometida a un momento torsor T







Figura 2 Distribución delesfuerzo cortante




3.2 Diagrama de momento 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 la figura 3 se indica el diagrama de momento...