Informe ensayo de torcion
Páginas: 15 (3558 palabras)
Publicado: 19 de octubre de 2010
UNIVERSIDAD DE ANTOFAGASTA
FACULTAD DE INGENIERÍA
DEPARTAMENTO DE MECÁNICA
Ensayo de Torsión
ANTOFAGASTA, CHILE
02 de Junio del 2009
ÍNDICE
Introducción 3
Marco teórico 4
Desarrollo práctico 6
Datos obtenidos 9
Zona elástica 9
Zona plástica 11
Resultados 16
Conclusión 19
Bibliografía 20
INTRODUCCIÓN
Para la ingeniería esimprescindible predecir el comportamiento en respuesta a solicitaciones tales como fuerza. Los materiales sólidos responden a dichas fuerzas con una deformación tanto elástica como plástica.
Torsión es la solicitación que se presenta cuando se aplica un momento sobre un eje longitudinal de un elemento, como pueden ser los ejes o, en general, elementos donde una dimensión predomina sobre lasotras dos, aunque también es posible encontrarla en situaciones diversas.
En el ensayo de torsión los criterios principales para la selección de la probeta son: la probeta debe presentar un tamaño tal que permita las mediciones de deformación, y de tales proporciones que eliminen aquella porción de probeta sobre la cual se tomen las mediciones del efecto de los esfuerzos debidos a la sujeción delos extremos; los extremos deben ser tales que puedan sujetarse y asegurarse sin desarrollar esfuerzo suficientemente localizados para causar la falla en la máquina; debe tenerse cuidado al sujetar la probeta para no generar flexión.
En esta oportunidad ocuparemos un acero SAE1020, el cual posee las siguientes características químicas:
Carbono (% en peso): 0,17 – 0,23
Manganeso (% enpeso): 0,30 – 0,60
Fosforo (% en peso): 0,030
Azufre (% en peso): 0,035
MARCO TEÓRICO
Trabajando con una barra empotrada en uno de sus extremos y el extremo libre sometido a un par T=Fd aplicado en un plano perpendicular al eje. Se dice que esa barra está sometida a torsión.
[pic]
Imagen xx, forma esquemática de la definición dada.
Los efectos de la torsión sobre una barra son:i) Producir un desplazamiento angular de la sección de un extremo respecto al otro
ii) Originar tensiones cortantes en cualquier sección de la barra perpendicular a su eje.
En ciertas ocasiones puede presentarse que a lo largo del eje actúen una serie de pares de torsión, en este caso, es conveniente introducir un nuevo concepto, el momento torsor, que se define para cada secciónde la barra, como la suma algebraica de los momentos de los pares aplicados, situados a un lado de la sección considerada.
El momento polar de inercia para un eje circular hueco de diámetro exterior De con un agujero circular concéntrico de diámetro Di, representado generalmente por J esta dado por:
[pic]
Este número J es simplemente una característica geométrica de la sección y no poseesignificado físico.
Si sometemos dicho eje hueco a un momento de torsión T, el esfuerzo cortante de torsión τ a una distancia ( del centro del eje está dada por
[pic]
Dicho esfuerzo será máximo en la periferia del eje ([pic] = r) y mínimo en el centro de gravedad ([pic] = 0), teniendo un comportamiento lineal y creciente desde cero.
Modulo de Elasticidad Cortante es una constante paracada material y que se relaciona con el modulo de elasticidad obtenido en el ensayo de tracción.
G= 0,4E
Si el eje descrito, de longitud L está sometido a un momento de torsión constante T en toda su longitud, el ángulo que un extremo de la barra gira respecto del otro, es:
[pic]
DESARROLLO PRÁCTICO DEL ENSAYO
Para llevar a cabo este ensayo, se requirió de la siguienteimplementación:
Pie de metro
Maquina de Torsión
Torsiómetro
Probeta de Acero SAE1020
[pic]
Imagen 1, probeta utilizada en el ensayo.
[pic]
Imagen 2, probeta normalizada con sus respectivas dimensiones.
Lo primero que se debe hacer es corroborar las medidas de la probeta, esto debe hacerse por más de una persona y luego promediar los datos obtenidos, para nuestro caso resulto:
( = 6 mm...
FACULTAD DE INGENIERÍA
DEPARTAMENTO DE MECÁNICA
Ensayo de Torsión
ANTOFAGASTA, CHILE
02 de Junio del 2009
ÍNDICE
Introducción 3
Marco teórico 4
Desarrollo práctico 6
Datos obtenidos 9
Zona elástica 9
Zona plástica 11
Resultados 16
Conclusión 19
Bibliografía 20
INTRODUCCIÓN
Para la ingeniería esimprescindible predecir el comportamiento en respuesta a solicitaciones tales como fuerza. Los materiales sólidos responden a dichas fuerzas con una deformación tanto elástica como plástica.
Torsión es la solicitación que se presenta cuando se aplica un momento sobre un eje longitudinal de un elemento, como pueden ser los ejes o, en general, elementos donde una dimensión predomina sobre lasotras dos, aunque también es posible encontrarla en situaciones diversas.
En el ensayo de torsión los criterios principales para la selección de la probeta son: la probeta debe presentar un tamaño tal que permita las mediciones de deformación, y de tales proporciones que eliminen aquella porción de probeta sobre la cual se tomen las mediciones del efecto de los esfuerzos debidos a la sujeción delos extremos; los extremos deben ser tales que puedan sujetarse y asegurarse sin desarrollar esfuerzo suficientemente localizados para causar la falla en la máquina; debe tenerse cuidado al sujetar la probeta para no generar flexión.
En esta oportunidad ocuparemos un acero SAE1020, el cual posee las siguientes características químicas:
Carbono (% en peso): 0,17 – 0,23
Manganeso (% enpeso): 0,30 – 0,60
Fosforo (% en peso): 0,030
Azufre (% en peso): 0,035
MARCO TEÓRICO
Trabajando con una barra empotrada en uno de sus extremos y el extremo libre sometido a un par T=Fd aplicado en un plano perpendicular al eje. Se dice que esa barra está sometida a torsión.
[pic]
Imagen xx, forma esquemática de la definición dada.
Los efectos de la torsión sobre una barra son:i) Producir un desplazamiento angular de la sección de un extremo respecto al otro
ii) Originar tensiones cortantes en cualquier sección de la barra perpendicular a su eje.
En ciertas ocasiones puede presentarse que a lo largo del eje actúen una serie de pares de torsión, en este caso, es conveniente introducir un nuevo concepto, el momento torsor, que se define para cada secciónde la barra, como la suma algebraica de los momentos de los pares aplicados, situados a un lado de la sección considerada.
El momento polar de inercia para un eje circular hueco de diámetro exterior De con un agujero circular concéntrico de diámetro Di, representado generalmente por J esta dado por:
[pic]
Este número J es simplemente una característica geométrica de la sección y no poseesignificado físico.
Si sometemos dicho eje hueco a un momento de torsión T, el esfuerzo cortante de torsión τ a una distancia ( del centro del eje está dada por
[pic]
Dicho esfuerzo será máximo en la periferia del eje ([pic] = r) y mínimo en el centro de gravedad ([pic] = 0), teniendo un comportamiento lineal y creciente desde cero.
Modulo de Elasticidad Cortante es una constante paracada material y que se relaciona con el modulo de elasticidad obtenido en el ensayo de tracción.
G= 0,4E
Si el eje descrito, de longitud L está sometido a un momento de torsión constante T en toda su longitud, el ángulo que un extremo de la barra gira respecto del otro, es:
[pic]
DESARROLLO PRÁCTICO DEL ENSAYO
Para llevar a cabo este ensayo, se requirió de la siguienteimplementación:
Pie de metro
Maquina de Torsión
Torsiómetro
Probeta de Acero SAE1020
[pic]
Imagen 1, probeta utilizada en el ensayo.
[pic]
Imagen 2, probeta normalizada con sus respectivas dimensiones.
Lo primero que se debe hacer es corroborar las medidas de la probeta, esto debe hacerse por más de una persona y luego promediar los datos obtenidos, para nuestro caso resulto:
( = 6 mm...
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