Informe de tensión probeta

RESUMEN: En el presente informe se mostrarán y analizarán los resultados obtenidos en la práctica de laboratorio en la prueba de torsión de una probeta de Aluminio de una longitud total de 124 mm y de una longitud de 64,4 mm y de diámetro 6,2 mm propias para la prueba, la cual fue sometida a un torque mediante una máquina de ensayos para torsión avanzada, de esta manera conocer los comportamientos y las características de este material calculando a través del módulo de rigidez, el esfuerzo de fluencia y el esfuerzo máximo cortante, además representando los resultados en una gráfica de esfuerzo vs deformación angular para comprender mejor las propiedades de dicho material, comparándolo con el aluminio.  

PALABRAS CLAVE: Torsión, deformación angular, esfuerzo de fluencia, esfuerzo máximo cortante, módulo de rigidez, momento polar de inercia.

ABSTRACT: In the present report the results obtained in the laboratory practice will be shown and analyzed in the torsion test of a aluminum test tube with a total length of 124 mm and a length of 64.4 mm and a diameter of 6.2 mm. own for the test, which was subjected to a torque by an advanced torsion testing machine, in this way to know the behavior and characteristics of this material by calculating through the rigidity module, the yield stress and the maximum shear stress , also representing the results in a graph of stress vs. angular deformation to better understand the properties of said material, comparing it with aluminum.

KEYWORDS: Torsion, angular deformation, yield stress, maximum shear stress, modulus of rigidity, polar moment of inertia.

1. INTRODUCCIÓN

En el siguiente informe se analiza y se estudia el comportamiento mecánico de los materiales (principalmente Aluminio) frente a una fuerza o carga generada por una torsión, el cual responderá con una deformación temporal, deformación permanente o incluso la fractura, con este estudio se pueden llegar a comprender las propiedades del material lo cual es muy importante en el campo de la industria para el diseño y análisis de diferentes tipos de maquinaria, estructuras, entre otros.

La prueba de torsión es utilizada comúnmente para la determinación de las propiedades del material, de las cuales se destacan el, módulo de rigidez, el esfuerzo cortante, deformación angular, constantes elásticas, etc. Esta prueba consiste en un efecto producido por una fuerza que genera desplazamiento circular en uno de los extremos de la probeta mientras el otro se mantiene fijo con el fin de producir una rotura transversal.

       2. OBJETIVOS

2.1 OBJETIVOS GENERALES:

• Analizar e identificar el comportamiento mecánico del Aluminio.
• Determinar las propiedades mecánicas del mismo, cuando este es sometido a una prueba de torsión.

2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS:

• Calcular límite elástico y módulo de rigidez (G) a partir de fórmulas dadas en el laboratorio, y gráficas.
• Reconocer el tipo de fractura que genera un esfuerzo torsor en el aluminio.
• Reconocer estados de zona elástica y zona plástica del material.
• Determinar las cargas máximas permisibles para el material.
• Construir e interpretar la gráfica esfuerzo cortante vs deformación angular unitaria para el ensayo de torsión.

      3. FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA

3.1¿QUÉ ES TORSIÓN?

La torsión es el efecto producido al aplicar fuerzas paralelas de igual magnitud, pero en sentido opuesto al mismo, se refiere al desplazamiento circular de una determinada sección transversal del objeto, cuando sobre este se aplica un momento torsor alrededor del eje. En el caso de este laboratorio la medición de la torsión se puede realizar observando la deformación producida por el momento torsor (Fuerza) en el objeto.

La relación entre el diámetro de los extremos con el diámetro central, es determinada por la costumbre, aunque si el material es quebradizo, se debe hacer suficientemente grande, para que la fractura no se dé por el esfuerzo axial o los esfuerzos producidos por las mordazas, sino por el esfuerzo de Torsión propiamente. La transición entre extremo y parte central, es decir el adelgazamiento de la pieza, debe hacerse con un bisel adecuado, de manera que se reduzca la concentración de esfuerzos debido al cambio brusco de sección. [1]

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.

[pic 1]

Fig 1. Torsión mecánica.

3.2 DEFORMACIONES

La deformación es un cambio permanente o temporal en la forma o tamaño de un objeto o material, este se puede dar gracias a una fuerza aplicada o a un cambio brusco de temperatura, en el caso de la torsión, se trata de una deformación causada por la aplicación de una fuerza, si esta fuerza sobrepasa en proporción a las fuerzas intermoleculares internas esta puede causar una deformación permanente o una falla estructural, mientras que si esta fuerza aplicada no es demasiado grande en proporción a las fuerzas intermoleculares, el objeto puede volver a su forma original al dejar de aplicar la fuerza, a estas definiciones se le relacionan los conceptos de deformación plástica y deformación elástica respectivamente.

A. Deformación elástica: es un tipo de deformación reparable, es decir el objeto puede volver a su forma original una vez las fuerzas haya interactuado en él, esto significa que el objeto cambiará de forma mientras se es sometido a las fuerzas, una vez estas dejen de actuar en él, este volverá a su estado original, el ejemplo más claro es el caucho, el cual al aplicarle una fuerza pueden estirarse y cambiar su tamaño y cuando esta fuerza deje de aplicarse regresara a su estado original.

B. Deformación plástica: es un tipo de deformación permanente, para que el objeto llegue a esta zona de deformación plástica primero tuvo que haber pasado por una deformación elástica, la deformación plástica se caracteriza por una región de endurecimiento por deformación, donde el material se vuelve más fuerte a través del movimiento de dislocaciones atómicas, el ejemplo claro es lo que sucede en la práctica, donde en la probeta se reduce el área de sección transversal y finaliza con la fractura del mismo. [2]

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