ensayo de torsion
Páginas: 5 (1194 palabras)
Publicado: 28 de noviembre de 2013
UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE
FACULTAD DE INGENIERÍA
Departamento de Ingeniería Mecánica
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
UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE
FACULTAD DE INGENIERÍA
Departamento deIngeniería Mecánica
PPP/JBC
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 ymáquina 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 el Sistema 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, ángulode 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 la distorsión 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: Esfuerzode 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 la torsión.
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 distorsiónangular
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 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.
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.
Lafigura 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 es igual 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, enfunción 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 la igualdad 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 desección circular de radio R y longitud L, sometida a un momento torsor T
Figura 2 Distribución del esfuerzo 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...
UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE
FACULTAD DE INGENIERÍA
Departamento de Ingeniería Mecánica
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
UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE
FACULTAD DE INGENIERÍA
Departamento deIngeniería Mecánica
PPP/JBC
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 ymáquina 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 el Sistema 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, ángulode 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 la distorsión 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: Esfuerzode 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 la torsión.
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 distorsiónangular
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 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.
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.
Lafigura 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 es igual 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, enfunción 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 la igualdad 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 desección circular de radio R y longitud L, sometida a un momento torsor T
Figura 2 Distribución del esfuerzo 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...
Leer documento completo
Regístrate para leer el documento completo.