Departamento de Ingeniería Mecánica
Equipamiento

Banco de ensayo de torsión.

Rango de medidor de torque 0 a 30 Nm, resolución 0.2
Nm

Pie de metro de 0 a 150 mm, resolución 0.01 mm.

Indicador de ángulo grueso de 0 a 360 °, resolución de
1°.

Indicador de Angulo fino de 0 a 6°, resolución 0.1°
LABORATORIO
Ensayo de Torsión
Definición de Esfue rzo Cortante y Deformación
Angular
Si la probeta es cilíndrica de longitud es sometida a un
torque , el ángulo de torsión esta dado por la siguiente
ecuación:
( 1)
Descripción
L
os materiales pueden estar sometidos a cargas o fuerzas
dependiendo del trabajo o servicios que estén
realizando. En tales condiciones es necesario conocer las
características de los materiales, con objetivo de diseñar de
forma segura el dispositivo, elemento o pieza.
Figura 1
Objetivo General

Analizar el comportamiento del material, cual será
sometidos a un Esfuerzo de Cortante de torsión.

En donde:
: es el módulo rigidez o módulo de corte del material de la
probeta.
Determinar de manera práctica distintas propiedades
mecánicas de los materiales sometidos a esfuerzos de
torsión.
: es el momento de inercia polar de la sección transversal
de dicha probeta.
Objetivos específicos

Conocer las diferentes partes del dispositivo que permite
realizar el ensayo de torsión.

Construir e interpretar la gráfica Esfuerzo Cortante v/s
Deformación Angular unitaria para el ensayo de torsión,

Calcular módulo de rigidez.

De acuerdo a la ecuación anterior, se puede determinar
experimentalmente el módulo de corte
del material
constituyente de la probeta.
( 2)
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.
( 8)
Donde es la deformación angular, se puede desprender
que dicho valor es:
( 9)
Nota:
tiene una relación del
( 10 )
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 cortarte es igual a:
( 3)
A. DIAGRAMA DE MOMENTO TORSOR Y ANGULO
DE TORSIÓN.
El diagrama de momento torsión y ángulo de torsión, para
una probeta cilíndrica sometida a torsión, es fundamental
pata determinar el módulo de rigidez de corte, el esfuerzo
constante de proporcionalidad y el esfuerzo cortante de
fluencia.
B. PROCEDIMIENTO
Siendo
por:
el módulo resistente a la torsión y está definido
I.
Acciones previas
Se debe realizar un control dimensional de la probeta.
( 4)
Donde:
( 5)
los parámetros que deben ser medidos son el diámetro y la
longitud de la sección reducida. Este procedimiento debe
ser realizado por personal que conozca correctamente la
utilización de un instrumento de medición (pie de metro), es
de vital importancia determinar estos valores con un grado
de exactitud.
Se recomienda usar formato de toma de datos, entregado
por el profesor.
Siendo
el diámetro de la probeta, por lo tanto
Reemplazando el momento de inercia polar, en función
del radio, se obtiene las siguientes expresiones para el
módulo resistente:
Trazar una línea recta con un marcador permanente, desde
el inicio de la sección cilíndrica. Esto permitirá visualizar
de manera más fácil la deformación de la probeta de
tracción.
( 6)
Por lo tanto, el esfuerzo cortante en la periferia del
cilindro es igual a:
( 7)
De la figura 1, considerando la igualdad de arcos, según el
radio y la generatriz , se puede resolver lo siguiente:
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EL INFORME DEBE CONTENER:
Portada
Índice
Introducción
Desarrollo
1. Realizar conversión de unidades
2. Breve descripción de los elementos y dispositivos
utilizados.
3. Determinar la deformación máxima de corte.
4. Determinar el momento polar de inercia
5. Determinar el módulo de rigidez o módulo de corte del
material.
6. Generar memoria de cálculo para el nominal de 5 Nm
7. Graficar los valores de torque (Nm) y ángulo (rad)
"gráfico N°1"
8. Graficar esfuerzo máximo de corte (Gpa) y deformación
máxima de corte "gráfico N°2"
9. Graficar los valores de torque (Nm) y ángulo (rad), solo
en la zona proporcional "gráfico N°3"
10. Con el gráfico N°3 determine el módulo de rigidez,
mediante la pendiente.
11. Indique fuentes de errores en el ensayo de torsión.
12. Compare resultados de Módulo de rigidez v/s tabla de
referencia (Shigley, pág. 987).
13. Conclusiones
14. Bibliografía
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