El nuevo Laboratorio Mecania de Materiales

[pic 1][pic 2]

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE PANAMÁ

FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA

LICENCIATURA EN INGENIERÍA NAVAL

MECÁNICA DE MATERIALES

LABORATORIO #3

ENSAYO DE TORSIÓN

ELABORADO POR:

AUDO ESCUDERO                8-912-1714

ALFREDO LOPEZ                8-923-1463

DAPHNE LAM                        8-904-2333

LÍA GASCÓN                        8-908-1303

INSTRUCTOR: SAID VARGAS

II SEMESTRE

GRUPO: 1NI-122

25 DE OCTUBRE DE 2016

Abstracto

La torsión en sí se refiere al 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.

En este laboratorio realizaremos un ensayo de torsión. El ensayo de torsión  consiste en aplicar un par torsor a una probeta por medio de un dispositivo de carga y medir el ángulo de torsión resultante en el extremo de la probeta. Este ensayo se realiza en el rango de comportamiento linealmente elástico del material.

Los resultados del ensayo de torsión resultan útiles para el cálculo de elementos de máquina sometidos a torsión tales como ejes de transmisión, tornillos, resortes de torsión y cigüeñales.

Esperamos que este laboratorio sea de su agrado.

Marco teórico

La torsión se refiere a un momento aplicado en la sobre su eje longitudinal, produce desplazamientos angulares en la sección transversal de un elemento. Es posible medir la torsión observando la deformación que produce en dicho momento aplicado Muchos de los elementos utilizados en ingeniería están sometidos a este tipo de cargas, como por ejemplo los ejes de máquinas rotacionales.

La prueba de torsión tiene como objetivo determinar la constante elástica y los niveles de resistencia de los materiales a los esfuerzos cortantes producidos por las cargas aplicadas al elemento. En este tipo de ensayos, la deformación plástica alcanzada en este tipo de pruebas es mayor que el nivel alcanzado en la prueba de tensión.

Suponiendo que se tiene una probeta cilíndrica de sección transversal circular, con longitud L, si uno de sus extremos esta fijo y en el otro se aplica un momento torsor T. Si el material es elástico lineal, aplicando la ley de Hooke (Ec. 1), se puede obtener una relación lineal entre los esfuerzos cortantes y las deformaciones por cortantes.

[pic 3]

Si los esfuerzos no sobrepasan el límite de proporcionalidad, la distribución de esfuerzos es lineal, es cero sobre el eje neutro de la probeta y tiene un valor máximo en el punto más alejado de la sección.

El esfuerzo cortante sobre la superficie de la sección transversal está definido por (Ecu. 2); Las deformaciones por cortante son (Ecu. 3)

[pic 4]

[pic 5]

Procedimientos

Material y equipo a utilizar

 Equipo para ensayo de torsión SM1001

 Probetas estandarizadas

 Matlab/scilab

 Inventor

[pic 6]

1. Prueba de torsión para identificar el módulo de cortante

A. Identificar las partes del Equipo:

a. Sensores.

b. Probetas.

c. Fuentes de Energía.

d. Probetas. Material y Dimensiones.

B. Con los Espécimen 1 y Espécimen 2. Realizar prueba de ensayo a torsión dentro del rango elástico.

Tomar medidas del incremento del torque, y desplazamiento angular. Se debe realizar incrementos en el desplazamiento angular sin exceder el 0.03 radianes para no salir de la región elástica.

C. Calcular el esfuerzo cortante y la deformación angular; y mostrar resultados en una tabla.

D. Presentar el gráfico de esfuerzo-deformación para el rango de valores obtenidos

E. Linealizar el conjunto de valores, obtener el módulo de cortante experimental de cada espécimen y mostrar la curva resultado de la interpolación lineal en los gráficos. 

Resultados

a)        Identifique las partes del Equipo

1.        Sensores: Los sensores de par miden la fuerza de torsión a la que se somete un eje durante las diferentes fases de su funcionamiento, bien sea en arranque, dinámico o parada. Se suele ensayar y estudiar en elementos de potencia como motores, generadores, alternadores, etc. Un transductor de par proporciona una variación mecánica en una eléctrica, en este caso una torsión se traduce en una variación de voltaje.

Los tipos de sensor de par son diferentes, pero por tecnología se dividen en estáticos o dinámicos, a su vez, estos últimos se dividen en sensores de par dinámicos sin escobillas o anillos rozantes y sensores de par con escobillas o anillos rozantes.

Los formatos son variados, aunque siempre hay un denominador común, consta de un eje instrumentado, que ha de ser intercalado entre fuente y carga, para que el sensor de par, sea sometido a la torsión que deseamos medir.

[pic 7]

2.        Probetas: Espécimen de un material elaborado a una forma estandarizada que se utiliza en las pruebas de tensión simple con la finalidad de determinar la resistencia de un material.

El ensayo de torsión consiste en someter una probeta de sección redonda a un momento torsión gradualmente creciente hasta que se produzca la falla en la misma.

...