E14 Torsi n

UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE
FACULTAD DE INGENIERÍA
Departamento de Ingeniería Mecánica
Programa Vespertino de Prosecución de Estudios
Ingeniería de Ejecución en Mecánica

INGENIERIA DE EJECUCIÓN EN MECANICA
PLAN VESPERTINO
GUIA DE LABORATORIO

ASIGNATURA
Resistencia de Materiales 9552
EXPERIENCIA E14
ENSAYO DE TORSIÓN
HORARIO: MIERCOLES: 13-14-15-16

Ingeniería de Ejecución Mecánica – PlanVespertino - Laboratorio de Resistencia de Materiales
Experiencia E14 - Torsión

1

UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE
FACULTAD DE INGENIERÍA
Departamento de Ingeniería Mecánica
Programa Vespertino de Prosecución de Estudios
Ingeniería de Ejecución en Mecánica

ENSAYO DE TORSIÓN
1. OBJETIVO GENERAL
Determinar las propiedades mecánicas de diferentes tipos de materiales
sometidos a torsión, tales comoacero, latón, bronce y aluminio.
2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
a) Familiarizar al alumno con las definiciones básicas de la resistencia de los
materiales pertinentes a una solicitación de torsión, tales como: momento
torsor, ángulo de torsión, módulo de rigidez, distorsión angular, diagrama de
momento torsor versus ángulo de torsión, esfuerzos cortantes característicos y
curva característica en ensayode torsión, determinada por el esfuerzo
cortante versus la distorsión angular.
b) Capacitar al alumno para la realización de un ensayo de torsión y aplicar las
unidades que se usan en el Sistema Internacional de Unidades (SI) y en el
Sistema Métrico Técnico.
c) Determinar, a través del experimento, el módulo de rigidez al corte o módulo
de corte G de un material.
d) Determinar diferentesesfuerzos cortantes característicos, tales como:
esfuerzo de corte proporcional, esfuerzo de corte por fluencia, esfuerzo de
corte plástico y esfuerzo de corte de ruptura.
e) Comprobar que evolución de las secciones circulares y del largo de la probeta
durante el ensayo de torsión.
f)

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

Ingeniería deEjecución Mecánica – Plan Vespertino - Laboratorio de Resistencia de Materiales
Experiencia E14 - Torsión

2

UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE
FACULTAD DE INGENIERÍA
Departamento de Ingeniería Mecánica
Programa Vespertino de Prosecución de Estudios
Ingeniería de Ejecución en Mecánica

3.

INTRODUCCIÓN TEÓRICA

T

R

γ

a

θ
b

τmax

L

Figura 1. Esquematización del ensayo de torsión

3.1Definición de esfuerzo cortante y distorsión angular

En la figura 1 se esquematiza la aplicación de un momento torsor T en e extremo
libre de una probeta cilíndrica de longitud L empotrada en su extremo opuesto.
Considerando la igualdad de arcos entre los puntos a y b, según el radio R y la
generatriz L, se deduce lo siguiente:

Rθ ≈ γL

(1)

Donde θ es el ángulo de torsión, e γ es la deformaciónangular por cortante.
Para determinar el esfuerzo cortante máximo τmax del material se puede utilizar la
ley elástica de Hooke para la torsión, que establece:

τmax = Gγ

(2)

En donde G es el módulo de corte del material de la probeta. Si los esfuerzos
cortantes no sobrepasan el límite de proporcionalidad, dicho esfuerzo se distribuye
Ingeniería de Ejecución Mecánica – Plan Vespertino - Laboratorio deResistencia de Materiales
Experiencia E14 - Torsión

3

UNIVERSIDAD DE SANTIAGO DE CHILE
FACULTAD DE INGENIERÍA
Departamento de Ingeniería Mecánica
Programa Vespertino de Prosecución de Estudios
Ingeniería de Ejecución en Mecánica

linealmente, siendo cero en el eje central de la probeta y logrando un valor
máximo en la periferia. Así, es posible utilizar otra fórmula para calcular el
esfuerzocortante máximo, la cual considera el momento torsor T aplicado y el
momento polar de inercia Ip de la sección de la pieza que resiste la torsión:

 max 

TR
IP

(3)

En el caso de secciones circulares macizas de radio R, el momento polar de
inercia Ip es:
R 4
Ip 
2
Por lo tanto, el esfuerzo cortante en la periferia del cilindro es igual a:

 max 

2T
R 3

Igualando las ecuaciones (2) y...