laboratorio 8 torsion

8/13/2019 Laboratorio 8 Torsion

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ESCUELA POLITCNICA DEL EJRCITODEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA ENERGA Y MECNICA

MECNICA DE LOS MATERIALES

INTEGRANTES:Jefferson Arias.

Eduardo Bolaos.

Anah Carvajal.

Juan Pablo Polo.

PROFESOR:Ing. Cristian Leiva.

CURSO:4 Nivel Mecatrnica.

FECHA:20 de Junio del 2013.


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TEMA: TORSIN EN BARRAS CILNDRICAS.

OBJETIVOS:

OBJETIVO GENERAL

Determinar experimentalmente el mdulo de elasticidad por cortante origidez, esfuerzo de fluencia y esfuerzo ltimo por cortante.

OBJETIVOS ESPECFICOS

Analizar los planos de falla en el material. Realizar el grfico de esfuerzo cortante vs deformacin unitaria.

MARCO TERICO:

Torsin.- Es la solicitacin que se presenta cuando se aplica un momento sobre eleje longitudinal de un elemento constructivo o prisma mecnico, como pueden serejes o, en general, elementos donde una dimensin predomina sobre las otras dos,aunque es posible encontrarla en situaciones diversas.

-


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Esfuerzo.- fuerza por unidad de rea que soporta un material.

Esfuerzo cortante en torsin ().- esfuerzo que tiene lugar en una seccin paralelaa la carga aplicada.

Donde J es el momento polar de Inercia de la barra que viene dado por:

Donde d es el dimetro de la barra

Deformacin unitaria por Torsin.) - es el cociente entre el producto del radiode la pieza cilndrica y el ngulo de torsin expresado en radianes y la longitud

total de la pieza que se va a torsionar.

= ngulo de torsin en radianesL= longitud entre marcas= es el radio de la porcin cilndrica

Notaremos que para una deformacin dada, los valores de y L se mantienen

constates, de forma que vara linealmente con

Deformacin unitaria porcentual.- es la deformacin unitaria expresada enporcentaje.


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Ley de Hooke para cortante:

Diagrama Esfuerzo Deformacin unitaria.- expresa tanto el esfuerzo como ladeformacin en trminos de las dimensiones originales de la probeta, unprocedimiento muy til cuando se est interesado en determinar los datos deresistencia y ductilidad para propsito de diseo en ingeniera.

DIAGRAMAS DE ESFUERZO VS. DEFORMACIN UNITARIA POR CORTNTE (VSG)

Lmite de proporcionalidad, esfuerzo donde termina el comportamiento lineal

Lmite de fluencia, el esfuerzo permanece constante aunque existe deformacinunitaria.

Esfuerzo ltimo, esfuerzo en el punto mximo del diagrama.

Material Dctil (Acero de transmisin AISI 1018):

ste acero de bajo-medio contenido de carbono tiene buena soldabilidad yligeramente mejor maquinabilidad que los aceros con grados menores de carbono.Se presenta en condicin de calibrado (acabado en fro). Debido a su alta


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tenacidad y baja resistencia mecnica es adecuado para componentes demaquinaria.

Usos: Se utiliza en operaciones de deformacin plstica como remachado yextrusin, se utiliza tambin en componentes de maquinaria debido a su facilidad

para conformado y soldarlo, las piezas tpicas en donde los encontramos son lospiones, cuas, remaches, rodillos, pasadores, tornillos y aplicaciones de lmina.

MATERIALES:

Barra cilndrica AISI 1018


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EQUIPO:

Calibrador Pie de rey

Comparador de reloj

Mquina para ensayos de torsin Avery con medidor del ngulo de torsin

Valores Definidos de Cada Equipo a Usar

Equipo Detalle Datos Unidades


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Motor Velocidad

Lineal

90 30 10 3*(1/3) /min

/2 /6 /18 (3*(1/3)*)/180 rad/min

Motor Velocidad

Angular

(720/60) (720*2/60) rev/s rad/s

Comparador Grados-

Vuelta

1 vuelta = 1 grado Apreciacin-

centsima de

grado/180 Rad

CARACTERISTICAS TECNICAS EQUIPO DE TORSION AVERY

A. Chumaceras.B. Mandriles.


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C. Medidor de Torque.D. Reductor de Velocidades.E. Dinammetro.F. Control de Encendido.G. Soporte.H. Placa transmisora de fuerza.I. Elevador mecnico.

PROCEDIMIENTO:

1. Medir el dimetro de la barra circular2. Determinar la longitud inicial entre marcas L3. Dibujar una lnea longitudinal sobre la superficie de la barra4. Colocar el medidor de ngulo de torsin


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5.Aplicar torque con la mquina de torsin Avery, tomando lecturas detorque y ngulo de torsin, hasta que se rompa el elemento.

6. Observar el plano inclinado de falla y la lnea longitudinal dibujada alinicio de la prctica

7. Hacer firmar las hojas de registroTabulacin de Datos:

Longitud entre marcas de centro a centro:

126.26 (mm)

ACERO DE TRANSMISIN DCTIL:

Objeto a Medir Datos de Medicin Unidades

Longitud entre marcas(L) 126.26 mm

Radio de la probeta(D/2) 7.97 mm

Dimetro de la probeta(D) 15.94 mm

Momento polar de inercia 6338.015

PREGUNTAS

1. Dibujar el diagrama de Esfuerzo cortante vs Deformacin Unitaria.


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Tabla de datos para el material dctil (Acero AISI 1018)

Grados()

Gradosrectificados

Torque[Nm]

Torquerectificado

Grados[rad]

Esfuerzocortante [MPa]

Deformacinpor cortante[m/m]

0.2000 0.2000 22.0000 22.0000 0.0035 27.6648 0.0002

0.4000 0.4000 40.0000 40.0000 0.0070 50.2997 0.0004

0.6000 0.6000 58.0000 58.0000 0.0105 72.9345 0.0007

0.8000 0.8000 76.0000 76.0000 0.0140 95.5694 0.0009

1.0000 1.0000 94.0000 94.0000 0.0175 118.2042 0.0011

1.2000 1.2000 106.0000 106.0000 0.0209 133.2941 0.0013

1.4000 1.4000 122.0000 122.0000 0.0244 153.4140 0.0015

1.6000 1.6000 146.0000 146.0000 0.0279 183.5938 0.0018

1.8000 1.8000 164.0000 164.0000 0.0314 206.2286 0.0020

2.0000 2.0000 186.0000 186.0000 0.0349 233.8934 0.0022

2.2000 2.2000 204.0000 204.0000 0.0384 256.5283 0.00242.4000 2.4000 222.0000 222.0000 0.0419 279.1631 0.0026

2.6000 2.6000 244.0000 244.0000 0.0454 306.8279 0.0029

2.8000 2.8000 258.0000 258.0000 0.0489 324.4328 0.0031

3.0000 3.0000 270.0000 270.0000 0.0524 339.5227 0.0033

3.2000 3.2000 280.0000 280.0000 0.0559 352.0976 0.0035

3.4000 3.4000 290.0000 290.0000 0.0593 364.6725 0.0037

6.0000 4.4000 330.0000 310.0000 0.1047 389.8224 0.0066

7.0000 5.4000 340.0000 320.0000 0.1222 402.3973 0.0077

8.0000 6.4000 350.0000 330.0000 0.1396 414.9722 0.0088

9.0000 7.4000 356.0000 336.0000 0.1571 422.5171 0.0099

10.0000 8.4000 361.0000 341.0000 0.1745 428.8046 0.0110

12.0000 10.4000 368.0000 348.0000 0.2094 437.6070 0.0132

14.0000 12.4000 374.0000 354.0000 0.2443 445.1520 0.0154

16.0000 14.4000 378.0000 358.0000 0.2793 450.1820 0.0176

18.0000 16.4000 382.0000 362.0000 0.3142 455.2119 0.0198

20.0000 18.4000 385.0000 365.0000 0.3491 458.9844 0.0220

22.0000 20.4000 388.0000 368.0000 0.3840 462.7569 0.0242

24.0000 22.4000 390.0000 370.0000 0.4189 465.2719 0.0264

26.0000 24.4000 392.0000 372.0000 0.4538 467.7868 0.0286

28.0000 26.4000 394.0000 374.0000 0.4887 470.3018 0.0308

30.0000 28.4000 396.0000 376.0000 0.5236 472.8168 0.0331

35.0000 33.4000 402.0000 382.0000 0.6109 480.3618 0.0386

40.0000 38.4000 407.0000 387.0000 0.6981 486.6492 0.0441

45.0000 43.4000 409.0000 389.0000 0.7854 489.1642 0.0496

50.0000 48.4000 412.0000 392.0000 0.8727 492.9367 0.0551


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55.0000 53.4000 414.0000 394.0000 0.9599 495.4517 0.0606

60.0000 58.4000 415.0000 395.0000 1.0472 496.7091 0.0661

65.0000 63.4000 418.0000 398.0000 1.1345 500.4816 0.0716

Grafico Esfuerzo Cortante vs deformacin unitaria

2. Obtener el mdulo de elasticidad por cortante G.

Los datos lo obtendremos de analizar la zona elstica dada por los datosgenerando el siguiente grfico:

ZONA ELSTICA AMPLIADA

0.0000

100.0000

200.0000

300.0000

400.0000

500.0000

600.0000

0.0000 0.0100 0.0200 0.0300 0.0400 0.0500 0.0600 0.0700 0.0800

Esfuerzo cortante Vs Deforacion Unitaria


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Por lo que:

) )

Si analizamos el valor experimental del mdulo de rigidez tenemos que

)

Si

)

Por lo que el error absoluto es:

0.0000

50.0000

100.0000

150.0000

200.0000

250.0000

300.0000

350.0000

400.0000

450.0000

0.0000 0.0020 0.0040 0.0060 0.0080 0.0100

ZONA ELASTICA AMPLIADA


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Y el error relativo es:

)

3. Calcular el esfuerzo de fluencia y el esfuerzo ltimo en el material dctil.

Acero de transmisin AISI

(1018)

Esfuerzo defluencia

352.0976 [Mpa]

Esfuerzo ltimo 496.7091[Mpa]

4. Describir la observacin del plano de falla:

Al someter torsin en este tipo de acero se puede observar al momentode la fractura que no soporta esfuerzos cortantes pero si esfuerzosnormales, es por eso que su seccin de fractura se acerca mucho a laplanitud, esto observamos en la lnea longitudinal antes trazada en laprobeta.


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5. CONCLUSIONES. Los materiales dctiles pueden soportar muy bien los esfuerzos normales,

pero al mismo tiempo estos no soportan los esfuerzos cortantes,observamos que se da un corte perpendicular al rea transversal.

Como se ve, existe cierto error en el mdulo de elasticidad por cortante,donde podemos deducir cierta falla por parte del equipo de trabajo dentrodel laboratorio.

Se obtuvo un error mayor del 5%, lo cual se da por mala apreciacin delmedidor de torque, o el medidor de ngulos.

Los resultados del ensayo de torsin resultan tiles para el clculo deelementos de mquina sometidos a torsin tales como ejes de transmisin,tornillos, resortes de torsin y cigeales.

9. BIBLIOGRAFA

http://www.inti.gob.ar/cirsoc/pdf/301/Reglamento/cj.pdf http://es.wikipedia.org/wiki/angularcortante%C3%A9tica http://www.monografias.com/torcion/angular.shtml DAVIS, Harmer E. Y TROXELL, George E. Ensaye de los materiales en

ingeniera: 7 ED. Mxico: C.E.C.S.A. 1979. 477 p. BEER, Ferdinand P. y JOHNSTON, E. Russell.Mecnica de materiales. 2 ed.

Mxico: McGraw Hill, 1999. 742 p. ISBN 958-600-127-X
http://www.monografias.com/trabajos35/newton-fuerza-aceleracion/newton-fuerza-aceleracion.shtmlhttp://www.monografias.com/trabajos35/newton-fuerza-aceleracion/newton-fuerza-aceleracion.shtml

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