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MANUAL DE PRÁCTICAS DE LABORATORIO DE LA MATERIA MECÁNICA DE MATERIALES I
Secretaría de Educación Pública
TECNOLÓGICO NACIONAL DE MÉXICO
INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR
DE TEPEXI DE RODRÍGUEZ
DIVISIÓN DE INGENIERÍA MECÁNICA
INGENIERÍA MECÁNICA
NOMBRE DE LA MATERIA
MECANICA DE MATERIALES 1
Reporte de Práctica No.
ENSAYO DE TORSIÓN EN BARRA CIRCULAR DE
ACERO
Nombres de los(as) alumnos(as):
ZARATE TOBON CARLOS DANIEL
RODRIGUEZ MARTIINEZ JOSE LUIS
MENDOZA BAILON JESUS ENRIQUE
Nombre del Docente:
ING. ADOLFO MANUEL MORALES TASSINARI
MANUAL DE PRÁCTICAS DE LABORATORIO DE LA MATERIA MECÁNICA DE MATERIALES I Tepexi de Rodríguez, Puebla, México. 05 de Marzo de 2019
ÍNDICE GENERAL
ÍNDICE DE TABLAS....................................................................................................................................................... 3 ÍNDICE DE FIGURAS..................................................................................................................................................... 4
1. INTRODUCCIÓN......................................................................................................................................................... 5 ............................................................................................................................................................................................. 6 ............................................................................................................................................................................................. 6 2. COMPETENCIAS....................................................................................................................................................... 6 **3. MARCO TEÓRICO..................................................................................................................................................... 7
- DESARROLLO DE LA PRÁCTICA........................................................................................................................ 10** A) DESARROLLO DE LA PRÁCTICA..................................................................................................................... 10 B) INSTRUCCIONES DE LA PRÁCTICA................................................................................................................ 10 5. RESULTADOS DE LA PRÁCTICA........................................................................................................................ 11 FUENTES DE INFORMACIÓN................................................................................................................................... 13 ANEXOS.......................................................................................................................................................................... 14
MANUAL DE PRÁCTICAS DE LABORATORIO DE LA MATERIA MECÁNICA DE MATERIALES I
ÍNDICE DE FIGURAS
ÍNDICE DE TABLAS....................................................................................................................................................... 3 ÍNDICE DE FIGURAS..................................................................................................................................................... 4
1. INTRODUCCIÓN......................................................................................................................................................... 5 ............................................................................................................................................................................................. 6 ............................................................................................................................................................................................. 6 2. COMPETENCIAS....................................................................................................................................................... 6 **3. MARCO TEÓRICO..................................................................................................................................................... 7
- DESARROLLO DE LA PRÁCTICA........................................................................................................................ 10** A) DESARROLLO DE LA PRÁCTICA..................................................................................................................... 10 B) INSTRUCCIONES DE LA PRÁCTICA................................................................................................................ 10 5. RESULTADOS DE LA PRÁCTICA........................................................................................................................ 11 FUENTES DE INFORMACIÓN................................................................................................................................... 13 ANEXOS.......................................................................................................................................................................... 14
MANUAL DE PRÁCTICAS DE LABORATORIO DE LA MATERIA MECÁNICA DE MATERIALES I
1. INTRODUCCIÓN
Muchos materiales cuando están en servicio están sujetos a fuerzas o cargas. En tales condiciones es necesario conocer las características del material para diseñar el instrumento donde va a usarse de tal forma que los esfuerzos a los que vaya a estar sometido no sean excesivos y el material no se fracture. El ensayo de torsión se aplica en la industria para determinar constantes elásticas y propiedades de los materiales. El ensayo de 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.
MANUAL DE PRÁCTICAS DE LABORATORIO DE LA MATERIA MECÁNICA DE MATERIALES I
3. MARCO TEÓRICO
Los elementos que son sometidos a torsión se encuentran en muchas situaciones en ingeniería por lo general son metálicos en la área de manufactura. La aplicación más común la representan los ejes de transmisión, que se emplean para transmitir potencia de un punto a otro; estos ejes, pueden ser sólidos o huecos, gracias a estas pruebas podemos determinar qué tan resistente es el material [1]. La Torsión 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, esta al ser sometida a una carga que hace torcer su material. 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, esta hasta tener una fractura total que se puede observar cuando esta por decir se “quiebra”. En la figura 1, se muestra una imagen de una pieza sometida a torsión. Figura 1 Imagen de una pieza sometida a torsión En un ensayo de torsión, una probeta se coloca en una máquina de torsión que contiene dos cabezales (uno fijo y otro rotatorio). En el cabezal rotatorio se desarrolla un par de torsión el cual hace que la probeta torsión, de tal forma que dicha probeta empieza a
MANUAL DE PRÁCTICAS DE LABORATORIO DE LA MATERIA MECÁNICA DE MATERIALES I 32 deformarse bajo esa carga de torsión. Al pasar algún tiempo la probeta ya no puede soportar esa carga de torsión y se fractura. Cuando se realiza un ensayo de torsión, entre los datos que se anotan están la de carga de torsión y el ángulo de torsión; a continuación, esos datos se convierten en esfuerzo y deformación. La curva esfuerzo-deformación se analiza para obtener propiedades de los materiales, como el Módulo de Rigidez, la Resistencia de Cedencia Cortante y la Resistencia Última Cortante. Existen dos resistencias importantes en un ensayo de torsión: a) Resistencia de Fluencia Cortante o Cedencia Cortante. Es el esfuerzo donde inicia la fluencia, y se calcula [2]^ a partir de la ecuación 1:
Typ c
yp J^ ..........................................(1)
b) Resistencia Última Cortante. Es el esfuerzo máximo que experimenta un material durante una prueba de torsión, y se calcula [2], a partir de la ecuación 2:
ult ^
T max c
J ..................................................(2)
donde Typ es el momento de torsión de cedencia, Tmax es el momento de torsión máximo, c es el radio del eje, J es el momento polar de inercia calculado a partir de la ecuación 3:
J ^ ^ d
4 ...............................................(3)
CASO PRÁCTICO: NOMBRE DEL CASO PRÁCTICO
4. DESARROLLO DE LA PRÁCTICA
A) DESARROLLO DE LA PRÁCTICA
Las probetas de ensayo en el video son de acero, y tienen una dimensión de 6 mm de diámetro y 76 mm de longitud. El procedimiento de la práctica es el siguiente: Figura(2).Probetas de Cobre y Acero.
- Ver el video de una prueba de torsión.
- Al término de los 10 ensayos de torsión, los resultados se dan en la siguiente tabla: Número de Probeta
Momento de Torsión de Fluencia (N• m)
Ángulo de Torsión de Fluencia (grados)
Tabla(1). Resultados de la practica
B) INSTRUCCIONES DE LA PRÁCTICA
- Para cada probeta ensayada determine:
- La Resistencia de Cedencia Cortante
- La Deformación Cortante Máxima
- Para el material ensayado determine:
- La Resistencia de Cedencia Cortante
- La Deformación Cortante Máxima
- El Módulo de Rigidez
CASO PRÁCTICO: NOMBRE DEL CASO PRÁCTICO
5. RESULTADOS DE LA PRÁCTICA
Número de Probeta
Cedencia cortante (MPa)
Deformación cortante máxima (mm)
Módulo de rigidez (GPa)
Tabla (2).Tabla de resultados por probeta. Barra circular de acero Resistencia de cedencia cortante (MPa) 2478. Deformación cortante máxima (mm) 0. Módulo de rigidez (GPa) 80. Tabla(3 ). Resultados del material
CASO PRÁCTICO: NOMBRE DEL CASO PRÁCTICO
FUENTES DE INFORMACIÓN
- Beer, Ferdinand P.; Johnston, E. Russell; DeWolf, John T.; Mazurek, David F. Mecánica de Materiales. Editorial McGraw-Hill. Quinta Edición. México, 2010. ISBN-13:978-607-15-0263-
- Mott, Robert L. Resistencia de Materiales Aplicada. Editorial Prentice Hall. Tercera Edición. México, 1996. ISBN: 0-13-376278-
CASO PRÁCTICO: NOMBRE DEL CASO PRÁCTICO
ANEXOS
La Resistencia
de Cedencia
Cortante
Figura(4).Procedimiento para calcular resistencia de cedencia Figura(3).Procedimiento para calcular resistencia de cedencia cortante
CASO PRÁCTICO: NOMBRE DEL CASO PRÁCTICO Figura(9).Cálculos del material Figura(8).Resultados del material en la practica
