Informe Practica Torsion.docx

FACULTAD DE CIENCIAS NATURALES E INGENIERA Ingeniería Electromecánica

LABORATORIO DE RESISTENCIA DE MATERIALES INFORME # 1 ENSAYO DE TORSIÓN

Presentado a: M.SC.ENG DIANA CAROLINA DULCEY DÍAZ

Presentan: GERMAN ANDRES ESPARZA HERNANDEZ – CC: 1099375290 CARLOS ARDILA OLACHICA-CC: 1098714788

Bucaramanga, Santander Marzo 18 de 2019

CONTENIDO 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.

2

INTRODUCCIÓN OBJETIVOS METODOLOGÍA MONTAJE DEL EXPERIMENTO EQUIPOS Y MATERIALES USADOS RESULTADOS CONCLUSIONES BIBLIOGRAFÍA

1. INTRODUCCIÓN En las instalaciones del laboratorio de Resistencia de Materiales de las Unidades Tecnológica de Santander se pudo realizar la prueba de torsión, esta prueba nos permite calcular y analizar las propiedades de un material cuando se le somete a momentos torsores aplicando los principios de mecánica según la norma ASTM E 143. En los cuales se podrá analizar las deformaciones en el diámetro inicial, sección transversal, longitud de la probeta y en el diámetro inicial, tanto las propiedades de la materia de material calculado respecto al comportamiento de esa como: Torque(N*M): Límite máximo Tb, Límite de proporcionalidad Tsu, Límite de Ruptura Tp. Esfuerzo de corte τ(Mpa): De fluencia τsu, Máximo τb, De proporcionalidad τp, Módulo de corte Limite (Mpa). Para la realización de esta prueba, se fábrica una probeta de Aluminio y una de acero 41,40 con las dimensiones proporcionadas según el manual, características que se adaptan al equipo de prueba. Con los resultados se realiza la curva de esfuerzo vs deformación, (en una hoja de cálculos de Excel) con el fin de poder extraer todos los datos posibles de la prueba de torsión, con los datos obtenidos del Software labVIEW de la máquina de ensayo de torsión de la unidades tecnológicas de Santander

2. OBJETIVOS

Objetivo general: 

Analizar las propiedades de un material cuando se le somete a momentos torsores aplicando los principios de la mecánica de la norma ASTM E 143.

Objetivos específicos:     

4

Conocer la operación de la máquina de torsión realizando ensayo bajo las normas técnicas vigentes. Comprobar la curva de torque- Angulo de formación en un material. Determinar el esfuerzo de corte y los defectos deformantes en un material atreves del ensayo de torsión. Analizar cómo es el comportamiento de las secciones transversales en la prueba y determinar el tipo de ruptura que se presenta en dicho ensayo Analizar las propiedades mecánicas de un material sujeto a torsión en diferentes fuentes.

3. METODOLOGÍA Actividad 1: Investigación de contextos 

LEY DE HOOKE PARA CORTE.

Las propiedades de un material en cortante pueden determinarse a nivel experimental con pruebas de torsión. Estas se llevan a cabo torciendo tubos circulares huecos, lo cual da lugar a un estado de cortante puro. Con los resultados de esas pruebas podemos graficar diagramas esfuerzo-deformación unitaria en cortante (es decir, diagramas de esfuerzo t versus deformación unitaria cortante y). De los diagramas esfuerzo-deformación unitaria en cortante, podemos obtener propiedades de los materiales como el límite proporcional, el módulo de elasticidad, el esfuerzo de fluencia y el esfuerzo último. Para muchos materiales, la parte inicial del diagrama esfuerzodeformación unitaria en cortante es una línea recta que pasa por el origen, igual que en el caso de tensión. Para esta región elástica lineal, el esfuerzo cortante y la deformación unitaria cortante son proporcionales y por lo tanto tenemos la siguiente ecuación para la ley de Hooke en cortante: En donde G es el módulo de elasticidad en cortante (o módulo de rigidez). El módulo cortante G tiene las mismas unidades que el módulo en tensión E, psi o ksi (Unideg, 2013) 

DEFORMACIÓN ANGULAR.

Se define como el promedio de la diferencia en las velocidades angulares de dos elementos originalmente perpendiculares.Los gradientes de velocidad o esfuerzos cortantes, deben estar presentes.

Figura 1. Deformación angular Fuente: www.cuevadelcivil.com/2011/05/deformacion-angular.html

Figura 2. Deformación angular Fuente: https://es.slideshare.net/vilchez/torsin

La deformación angular, siempre que las deformaciones sean pequeñas un elemento sometido a fuerzas cortantes no varía de longitud, lo que origina es un cambio de forma en el elemento, se puede imaginar como un deslizamiento de capas infinitamente delgadas unas sobre otras. La deformación angular es la variación experimentada por el ángulo entre 2 caras de un elemento diferencial, por lo tanto la deformación angular media es el cociente de la deformación transversal entre la longitud. ϒ=ᵟS/L

Figura 3. Deformación angular Fuente: https://prezi.com/q_aatd7hd56e/esfuerzo-cortante-y-deformacion-angular/

(ING.CIVIL, 2011)

DIAGRAMA DE MOMENTO TORSOR Y ÁNGULO DE TORSIÓN La obtención del diagrama de momento torsor en función del ángulo de torsión, para una probeta cilíndrica sometida a torsión, es fundamental para determinar el módulo de rigidez al corte, el esfuerzo cortante de proporcionalidad y el esfuerzo cortante de fluencia.

6

En la figura se indica el diagrama de momento torsor versus ángulo de torsión. En dicho diagrama se pueden distinguir: El límite de proporcionalidad, el límite de fluencia superior A, el límite de fluencia inferior B, la zona de cedencia C y el límite de ruptura de la probeta, señalado con el punto D. La zona lineal del gráfico, permite determinar el módulo de rigidez al corte del material y el esfuerzo cortante de proporcionalidad. El esfuerzo cortante de fluencia superior se determina a través del punto A del diagrama. (Distrital)

Figura 4. DIAGRAMA DE MOMENTO TORSOR Y ÁNGULO DE TORSIÓN Fuente:http://udistrital.edu.co:8080/documents/19625/239908/ENSAYO+DE+TORSION.pdf

Actividad 2: Elaboración de la probeta Para la elaboración de la probeta de aluminio y la probeta de acero 40,41 contamos con un Plan de medidas estándar para todas las probetas en el laboratorio de las unidades tecnológicas de Santander para que sean aptas a la máquina de torsión

Figura 5. FIGURA DEL MODELO Fuente: Lab.Resistencias de materiales Unidades tecnológicas Santander

Figura 6. PROBETAS DE ALUMINIO Y ACERO 40,41 Fuente: Autores

4. MONTAJE DEL EXPERIMENTO Paso 1. Respectivas mediciones En este paso se tomaron las respectivas medidas dimensionales de las probetas las cuales son: Diámetro Inicial, sección trasversal, longitud de la prueba, diámetro final. Para este procedimiento se utilizó el Calibrador "pie de rey” instrumento de medición de vital importancia para tomar el valor de nuestros datos.

Figura 7. MEDIDAS DIMENCIONALES DE LA PROBETA DE ACERO 40,41 Fuente: Autores

Figura 8. MEDIDAS DIMENCIONALES DE LA PROBETA DE ALUMINIO Fuente: Autores

8

Paso 2. Procedimiento de la práctica 

2.1 Encender el equipo. Energizar la máquina y encender el computador. Dar clic en el icono que aparece en el escritorio que es el acceso directo a la interfaz y al archivo LabVIEW.



2.2 montaje de la probeta a ensayar. Elegir el tipo de probeta a ensayar y acople extrensometrico y montarla en la máquina de ensayo de torsión.

Figura 9. MONTAJE DE LAS PROBETAS A ENSAYAR Fuente: Autores

Paso 3. Calibración de la práctica de programa LabVIEW 

3.1 Calibracion a cero,Apliacar u pre carga inical con una velocidad muy lenta, presionar reset (RST) en el programa LabVIEW, colocar valores en cero

Figura 9. Calibracion a cero LabVIEW Fuente: Autores



3.2 procedemos a introducir en el programa los parámetros a utilizar, velocidad y sentido de giro para realizar dicha prueba. Para dar inicio la prueba presionar el botón de stoped en el programa cuando este cambie a estado running quiere decir que el ensayo ha dado inicio



3.3 Finalmente cuando en el ensayo se produzca fractura en la probeta (Se Reconoce Porque El Torque Disminuye Bruscamente Y Se Observa La Falla En La Probeta) retornamos la perilla que controla la velocidad y el torque a la posición de apagado retiramos la probeta de las copas de sujeción y con esto damos fin a la toma de datos.

Figura 10. Ruptura probeta acero 40,14 Fuente: Autores

Figura 12. Ruptura probeta Aluminio Fuente: Autores

10

Figura 11. Torque Vs Angulo de rotación Fuente: Autores

Figura 13. Torque Vs Angulo de rotación Fuente: Autores

5. EQUIPOS Y MATERIALES USADOS Los equipos utilizados para la prueba de torsión en el laboratorio de resistencias fueron:       

Software labVIEW Máquina de Ensayos torsión Probetas estandarizadas de material ferrosas y no ferrosas Torsometro Medidor de vemier Juego de llaves Flexometro

6. RESULTADOS 

En esta parte se podrá calcular el comportamiento del material con el procedimiento de las prácticas, en el cual se le ara una regresión lineal a los datos obtenidos por la máquina de torsión extraídos del programa LadVIEW Por ente se calculara el límite máximo, límite de proporcionalidad, límite de ruptura, el esfuerzo de corte de fluencia, esfuerzo de corte máximo y de proporcionalidad



6.1 probeta de aluminio

Figura 14: Esquema Angulo VS torque Deformación Fuente: Autor (Gráficos de Exel) Exel)

Figura 15: Esquema Esfuerzo VS Fuente: Autor (Gráficos de

Figura 16: Torque Vs Angulo de rotación Deformación Fuente: Autor (Gráficos de Exel) Exel)

Figura 17: Esquema Esfuerzo VS Fuente: Autor (Gráficos de

Su: R ultima Torque Esfuerzo

Sp: Limite Elastico Sf: R final 45,3571 35,6103 11,1696 15418461,15 10294588,44 3796936,833

Tabla 1: Propiedades del aluminio calculadas de acuerdo al comportamiento Fuente: Autor (Gráficos de Exel) 

𝑆𝑢−𝑆𝑝 *100% 𝑆𝑢

%𝓔rror =

45.3571−35.6103 *100% 45.3571

%Error=

%Error= 27.37%

12



6.1 probeta de acero 40,41

Figura 18: Esquema Angulo VS torque Fuente: Autor (Gráficos de Exel)

19: Esquema Esfuerzo VS Deformación Fuente: Autor (Gráficos de Exel)

Figura 20: Torque Vs Angulo de rotación Fuente: Autor (Gráficos de Exel)

Su: R ultima Sp: Limite Elastico Sf: R final 114,091 82,1772 1,69576 75676010274 53261475277 1124789433

Torque Esfuerzo

Tabla 2: Propiedades del acero 40,41 calculadas de acuerdo al comportamiento Fuente: Autor (Gráficos de Exel) 

𝑆𝑢−𝑆𝑝 *100% 𝑆𝑢

%𝓔rror =

114.091−82.1772 *100% 114.091

%Error=

%Error= 27.97%

7. CONCLUSIONES 

Con las gráficas obtenidas de la máquina para el ensayo torsión( modelo TNSDW de time group lnc, max torque 2000N.M) junto a el software pudimos obtener la relación Angulo de deformación-torque y deformación esfuerzo, hallar los diferentes valores requeridos tales como de límite de elástico, resistencia ultima y resistencia final de cada material



Las propiedades de la resistencia de cada material puede producir una falla con anticipación como de lo contrario, un ejemplo claro fue el tiempo de quiebre y el número de vueltas que da sobre su propio eje la probeta elaborada de acero 40,41 debido a su gran ductilidad en comparación con el Aluminio.



El área transversal que se somete a torsión es directamente proporcional a la resistencia a la rotura, ya que una probeta con mayor área transversal, mayor número de vueltas resistirá.



La grafica de datos se asemeja a la gráfica teórica en los dos materias , como el porcentaje de error esta entre el 20% al 30% de error damos al conclusión que las probetas para la prueba de ensayo de torsión no es 100% del material

14

Referencias

Distrital, U. (s.f.). Guia del laboratorio mecanica de materiales. Bogota: Universidad Distrital.

ING.CIVIL. (10 de mayo de 2011). Ingenieria Civil. Obtenido de Ingenieria Civil: https://www.cuevadelcivil.com/2011/05/deformacion-angular.html

Pedroza, J. A. (s.f.). Monografias. Obtenido de https://www.monografias.com/trabajos51/ensayo-torsion/ensayo-torsion.shtml

Romario Moltina, Caballero, J., De la asuncion, M., & Sanchez, B. (11 de octubre de 2014). SlideShare. Obtenido de SlideShare: https://es.slideshare.net/junior19910819/ensayode-torsion

Unideg, A. d. (4 de junio de 2013). Conocimientoswed. Obtenido de ConocimientosWed: https://www.conocimientosweb.net/dcmt/ficha16825.html