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Ensayo de torsion

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ensayo de torsion

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Ensayo de torsion

  1. 1. Introducción Objetivo general Objetivos específicos Marco teórico Procedimiento Materiales/equipos Datos y formulas Cálculos y resultados Análisis Bibliografía Créditos
  2. 2. Presentación Introducción Obj. General Obj.Especifico Marco Teórico Procedimiento Materiales Datos Cálculos Análisis Biografía Créditos  Siempre que observemos un material en servicio estará sujeto a fuerzas o cargas. En tales condiciones es indispensable conocer las características del material para diseñar el instrumento donde va a usarse de tal forma que los esfuerzos a los que vaya estar sometidos 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, etc.
  3. 3. OBJETIVO GENERAL  Analizar el ángulo de torsión y el modulo de rigidez de los materiales (bronce, acero, aluminio) utilizados en el laboratorio, obtenidos a partir del ensayo de torsión. Presentación Introducción Obj. General Obj.Especifico Marco Teórico Procedimiento Materiales Datos Cálculos Análisis Biografía Créditos
  4. 4.  Analizar el comportamiento de los materiales (bronce, acero, aluminio) al ser sometidos a esfuerzo cortante por torsión.  Calcular el modulo de rigidez, momento polar de inercia y ángulo de torsión para los distintos materiales.  Conocer nuevas terminologías para así manejar el lenguaje ingenieril. Presentación Introducción Obj. General Obj.Especifico Marco Teórico Procedimiento Materiales Datos Cálculos Análisis Biografía Créditos
  5. 5.  Torsión: es la solicitación que se presenta cuando se aplica un momento sobre el eje longitudinal de un elemento constructivo o prisma mecánico, como pueden ser ejes o, en general, elementos donde una dimensión predomina sobre las otras dos, aunque es posible encontrarla en situaciones diversas.  Deformación plástica: Cambio permanente de forma o dimensión debido a una fuerza mecánica mayor que el límite elástico (proporcional) del material bajo presión, que no recupera su forma original al eliminar la fuerza deformante. La fuerza que excede el límite proporcional, hace que los átomos del enrejado cristalino se desplacen hasta el punto de no poder volver más a su posición original. Presentación Introducción Obj. General Obj.Especifico Marco Teórico Procedimiento Materiales Datos Cálculos Análisis Biografía Créditos
  6. 6.  Deformación elástica: Cambio temporal de forma producido por una fuerza mecánica dentro del límite elástico (proporcional) del material bajo presión, recuperándose la forma y dimensiones originales al eliminar la fuerza deformante. La fuerza, al estar por debajo del límite proporcional, hace que los átomos del enrejado cristalino se desplacen sólo en valores tales que, al disminuir aquélla, vuelvan a su posición original.  Diagrama momentos torsores: Al aplicar las ecuaciones de la estática, en el empotramiento se producirá un momento torsor igual y de sentido contrario a T. Presentación Introducción Obj. General Obj.Especifico Marco Teórico Procedimiento Materiales Datos Cálculos Análisis Biografía Créditos
  7. 7.  El diagrama de momentos torsores será: Presentación Introducción Obj. General Obj.Especifico Marco Teórico Procedimiento Materiales Datos Cálculos Análisis Biografía Créditos
  8. 8.  Ensayo de torsión La torsión en sí se refiere a un desplazamiento circular de una determinada sección transversal de un elemento cuando se aplica sobre éste un momento torsor o una fuerza que produce un momento torsor alrededor del eje. 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. Presentación Introducción Obj. General Obj.Especifico Marco Teórico Procedimiento Materiales Datos Cálculos Análisis Biografía Créditos
  9. 9.  La deformación plástica alcanzable con este tipo de ensayos es mucho mayor que en los de tracción (estricción) o en los de compresión.  La deformación plástica alcanzable con este tipo de ensayos es mucho mayor que en los de tracción (estricción) o en los de compresión.  Esfuerzo cortante y deformación 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 la probeta e es el momento de inercia polar de la sección transversal de dicha probeta. Presentación Introducción Obj. General Obj.Especifico Marco Teórico Procedimiento Materiales Datos Cálculos Análisis Biografía Créditos
  10. 10. 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. Presentación Introducción Obj. General Obj.Especifico Marco Teórico Procedimiento Materiales Datos Cálculos Análisis Biografía Créditos
  11. 11. En la figura anterior se 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: Presentación Introducción Obj. General Obj.Especifico Marco Teórico Procedimiento Materiales Datos Cálculos Análisis Biografía Créditos
  12. 12.  Antes de realizar los ensayos de torsión hay que tomar las respectivas medidas dimensionales de las probetas (diámetro y longitud de la sección reducida). Este procedimiento de medición es efectuado con un gran cuidado y debe implementarse la correcta utilización del Calibrador "pie de rey” instrumento de medición de vital importancia para tomar el valor de nuestros datos.  Fijamos la probeta a las copas de la máquina de torsión, asegurándonos que la probeta quede bien sujeta con ayuda de la llave ALLEN y así no tener problemas de deslizamiento Presentación Introducción Obj. General Obj.Especifico Marco Teórico Procedimiento Materiales Datos Cálculos Análisis Biografía Créditos
  13. 13. Luego de haber ajustado la varilla pequeña (10 cm) a la probeta colocamos el soporte de carga encima de esta y calibramos el deformimetro dejándolo en cero para que a través de este obtengamos medidas angulares. En el soporte de carga agregamos sobre ella una pesa pesas de 5 N, la cual es la igual para todas las pruebas con la misma distancia de 10 cm (varilla pequeña) y así poder determinar el torque aplicado en cada una de las probetas y poder hallar luego con la medida dada por el deformimetro el ángulo de deformación y ya con el torque, diámetro de la probeta, distancia de puntos (de partida y aplicación de torque), podemos hallar el módulo de corte G del material constituyente de la probeta. Este ensayo se realiza en el rango de comportamiento linealmente elástico del material. Presentación Introducción Obj. General Obj.Especifico Marco Teórico Procedimiento Materiales Datos Cálculos Análisis Biografía Créditos
  14. 14.  MÁQUINA DE PRUEBAS DE TORSIÓN Y FLEXIÓN MT 3005 es una máquina combinada para pruebas de torsión y flexión. Puede utilizarse tanto en ejercicios de laboratorio como para soporte de trabajo teórico sobre torsión y flexión. Su tamaño reducido y poco peso facilita el desplazamiento de una sala a otra. Torsión Se utiliza pruebas de torsión para determinar y comparar el módulo de rigidez de diferentes materiales y demostrar la formula de la deformación. Presentación Introducción Obj. General Obj.Especifico Marco Teórico Procedimiento Materiales Datos Cálculos Análisis Biografía Créditos
  15. 15.  Instrumento utilizado para medir longitudes muy pequeñas 3 PROBETAS DE SECCIÓN CIRCULAR (BRONCE, ACERO, ALUMINIO), DE 8MM DE DIÁMETRO, CON UNA LONGITUD DE 35CM. Presentación Introducción Obj. General Obj.Especifico Marco Teórico Procedimiento Materiales Datos Cálculos Análisis Biografía Créditos
  16. 16.  LLAVE ALLEN  Es la herramienta usada para atornillar/desatornillar tornillos, que tienen cabeza hexagonal interior medida en milímetros, que se diferencia de las Bristol que las tienen en pulgadas. Presentación Introducción Obj. General Obj.Especifico Marco Teórico Procedimiento Materiales Datos Cálculos Análisis Biografía Créditos
  17. 17. Es un instrumento para medir dimensiones de objetos relativamente pequeños, desde centímetros hasta fracciones de milímetros (1/10de milímetro, 1/20 de milímetro, 1/50 de milímetro). En la escala de las pulgadas tiene divisiones equivalentes a1/16 de pulgada, y, en su nonio, de 1/128 de pulgadas. Consta de una "regla" con una escuadra en un extremo, sobre la cual se desliza otra destinada a indicar la medida en una escala. Permite apreciar longitudes de 1/10, 1/20 y 1/50 de milímetro utilizando el nonio. permite medir dimensiones internas y profundidades. Presentación Introducción Obj. General Obj.Especifico Marco Teórico Procedimiento Materiales Datos Cálculos Análisis Biografía Créditos
  18. 18. PROBETA LONGITUD DIAMETRO RADIO Acero 35 cm = 0.35 M 8mm = 8(10-3) 4(10-3) Alumini o 35 cm = 0.35 M 8mm = 8(10-3) 4(10-3) Bronce 35 cm = 0.35 M 8mm = 8(10-3) 4(10-3) Presentación Introducción Obj. General Obj.Especifico Marco Teórico Procedimiento Materiales Datos Cálculos Análisis Biografía Créditos
  19. 19.  FUERZA (F) = 5 NEWTON  DISTANCIA ENTRE LA FUERZA Y LA PROBETA (D) = 10 CM = 0.1 M  T = FD  T = 5 N (0.1 M)  T = 0.5 NM  T = Torque en la sección (NM, Lbin)  L= Longitud sección (M, in)  J = Momento polar de inercia  G = Modulo de rigidez  Φ = Angulo de torsión  r = Radio  C= Distancia más alejada del eje neutro  MOMENTO POLAR DE INERCIA J = (π/2)r4  MODULO DE RIGIDEZ G = TL/ ΦJ  ESFUERZO CORTANTE POR TORSION ד = TC/J Presentación Introducción Obj. General Obj.Especifico Marco Teórico Procedimiento Materiales Datos Cálculos Análisis Biografía Créditos
  20. 20.  PROBETA DE BRONCE  ANGULO DE TORSIÓN PROBETA DE BRONCE Longitud medida con el deformimetro = 30/100 = 0.3° 0.3° --------- Φ rad 180°--------- π Φ rad = 5.23 (10-3) rad  MOMENTO POLAR DE INERCIA PROBETA BRONCE J = (π/2)r4 J = (π/2) * (0.004M)4 J = 4.02(10-10) M4  MODULO DE RIGIDEZ PROBETA DE BRONCE G = TL/ ΦJ G = [(0.5 NM)(0.35 M)] / [(5.23 (10-3) rad)( 4.02(10-10) M4] G = (0.175 NM2) / ( 2.10(10-12)M4 ) G = 3.68(10-13) Pascales Presentación Introducción Obj. General Obj.Especifico Marco Teórico Procedimiento Materiales Datos Cálculos Análisis Biografía Créditos
  21. 21.  PROBETA DE ACERO  ANGULO DE TORSIÓN PROBETA DE ACERO  Longitud medida con el deformimetro = 12/100 = 0.12° 0.12° --------- Φ rad 180°--------- π  Φ rad = 2.10 (10-3) rad  MOMENTO POLAR DE INERCIA PROBETA ACERO J = (π/2)r4 J = (π/2) * (0.004M)4 J = 4.02(10-10) M4  MODULO DE RIGIDEZ PROBETA DE ACERO G = TL/ ΦJ G = [(0.5 NM)(0.35 M)] / [(2.10(10-3) rad)( 4.02(10-10) M4] G = (0.175 NM2) / ( 8.44(10-13)M4 ) G = 1.47(10-13) Pascales Presentación Introducción Obj. General Obj.Especifico Marco Teórico Procedimiento Materiales Datos Cálculos Análisis Biografía Créditos
  22. 22.  PROBETA DE ALUMINIO ANGULO DE TORSIÓN PROBETA DE ALUMINIO Longitud medida con el deformimetro = 34/100 = 0.34° 0.34° --------- Φ rad 180°--------- π Φ rad = 5.93 (10-3) rad  MOMENTO POLAR DE INERCIA PROBETA ALUMINIO J = (π/2)r4 J = (π/2) * (0.004M)4 J = 4.02(10-10) M4  MODULO DE RIGIDEZ PROBETA DE ALUMINIO G = TL/ ΦJ G = [(0.5 NM)(0.35 M)] / [(5.93 (10-3) rad)( 4.02(10-10) M4] G = (0.175 NM2) / ( 2.38(10-12)M4 ) G = 4.17(10-13) pascales Presentación Introducción Obj. General Obj.Especifico Marco Teórico Procedimiento Materiales Datos Cálculos Análisis Biografía Créditos
  23. 23.  EL ESFUERZO MÁXIMO POR TORSIÓN EN CADA PROBETA ES: ד= TC/J 0.5 =ד NM(0.004M) / 4.02(10-10) M4 4.97 =ד (106) pascales Presentación Introducción Obj. General Obj.Especifico Marco Teórico Procedimiento Materiales Datos Cálculos Análisis Biografía Créditos
  24. 24.  Mediante el ensayo de torsión pudimos analizar el comportamiento a la torsión de tres diferentes materiales (bronce, acero, aluminio) que fueron sometidos a un momento torsor de 0.5 NM el cual arrojo el ángulo de torsión para cada material y con este ángulo logramos obtener el modulo de rigidez de cada uno donde el acero mostro un menor modulo de rigidez de 1.47(10-13) Pascales y presento un menor ángulo de deformación de 0.12° = 2.09(10-3).  Hay que tener en cuenta en este tipo de ensayos que La deformación plástica alcanzable es mucho mayor que en los de tracción (estricción). Presentación Introducción Obj. General Obj.Especifico Marco Teórico Procedimiento Materiales Datos Cálculos Análisis Biografía Créditos
  25. 25.  Ciencia e ingeniería de los materiales; de Donal r. Askeland; editorial Thomson.  Recuperado el 23 de octubre 2013 de uindustrial http://www.udistrital.edu.co:8080/documents/19625/239908/ENS AYO+DE+TORSION.pdf?version=1.0  Ciencia de materiales para ingeniería; de Carl Keyser; editorial thomson Presentación Introducción Obj. General Obj.Especifico Marco Teórico Procedimiento Materiales Datos Cálculos Análisis Biografía Créditos
  26. 26.  ESTUDIANTES DE LA FACULTAD DE INGENIERÍA  Romario Molina C.  Jessica Caballero C.  María De la Asunción  Bryan Sánchez Presentación Introducción Obj. General Obj.Especifico Marco Teórico Procedimiento Materiales Datos Cálculos Análisis Biografía Créditos

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