11 Ensayo de Torsión

Summary

La sesión 12 se enfoca en el ensayo de torsión, también conocido como ensayo de corte puro, donde se analiza la deformación y el esfuerzo cortante en barras circulares. Se discute la teoría básica de la torsión, incluyendo la aplicación de un par de fuerzas y su efecto en la sección transversa de la barra. Se presentan las fórmulas para calcular el esfuerzo cortante (TR/J) y la deformación unitaria (γ = θr/l). Se destaca la importancia de la máquina de torsión para medir el torque y el ángulo de desplazamiento, permitiendo graficar esfuerzo versus deformación y determinar propiedades del material como el módulo de elasticidad y el esfuerzo de fluencia. Además, se mencionan los diferentes tipos de fallas que pueden experimentar los materiales sometidos a torsión, dependiendo de sus propiedades mecánicas.

Takeaways

• 📚 La sesión 12 trata sobre el ensayo de torsión, también conocido como ensayo de corte puro, que permite graficar esfuerzo cortante contra deformación cortante.
• 🔨 Se enfatiza en el análisis de barras circulares sometidas a torsión, donde se aplican pares de fuerzas que causan deformación en forma de rombo.
• 📐 Se explica que el esfuerzo cortante se puede calcular mediante la fórmula TR/J, donde T es el par aplicado, R es el radio de la sección y J es el momento polar de inercia.
• 📉 La deformación unitaria, llamada 'gama', se define como la relación entre el ángulo de deformación (teta) y la longitud del elemento (l), y es crucial para el ensayo de torsión.
• 🛠️ Se necesita una máquina especializada, como la máquina de torsión o torque, para medir el par y el ángulo de desplazamiento de torsión durante el ensayo.
• 📈 Se describe el proceso de graficar los valores de par (esfuerzo cortante) contra teta (deformación unitaria) para obtener propiedades de corte del material.
• 🧪 Se menciona que en ensayos de torsión se pueden determinar el módulo de elasticidad, el esfuerzo de fluencia y otros valores de interés según el material.
• 💡 Se destaca la diferencia en la forma de falla de los materiales dúctiles y frágiles, dependiendo del esfuerzo más débil al que están sometidos durante el ensayo.
• 🔍 Se discute la importancia de entender los cuatro esfuerzos que pueden actuar en un elemento sometido a torsión y su relación con la resistencia del material.
• 🛑 Se señala que la máquina de torsión en el departamento no está funcionando, lo que impide realizar ensayos prácticos en este momento.
• 🔧 Se sugiere que en el futuro, una vez reparada la máquina, se podrían realizar ensayos de torsión con diferentes materiales para obtener sus propiedades de corte.

Q & A

¿Qué es la sesión 12 y qué se discute en ella?

La sesión 12 se refiere a un ensayo de torsión. Se discute la teoría básica de la torsión, cómo graficar esfuerzos cortantes y deformación cortante, y se compara con el ensayo de corte directo visto en una sesión anterior.

¿Qué efecto no se puede graficar en el ensayo de corte directo y por qué?

En el ensayo de corte directo, no se puede graficar la relación entre esfuerzo cortante y deformación cortante porque se necesita la carga máxima y el área para calcular el esfuerzo cortante.

¿Qué se llama el ensayo de torsión y cómo ayuda a medir propiedades mecánicas?

El ensayo de torsión también se conoce como ensayo de corte puro. Ayuda a graficar el esfuerzo cortante contra la deformación cortante, lo que permite obtener propiedades mecánicas como el módulo de elasticidad y el esfuerzo de fluencia.

¿Qué es un elemento sometido a torsión y cómo se produce esta condición?

Un elemento sometido a torsión es aquel al que se le aplica un par de fuerzas o un torque a lo largo de su eje longitudinal, provocando una deformación en forma de rombo.

¿Qué tipo de barras se enfoca en la sesión para el estudio de la torsión?

La sesión se enfoca en barras circulares, ya que las fórmulas presentadas en la sesión son específicas para barras de esta forma.

¿Cómo se relaciona el par de fuerzas aplicado con el radio del elemento y el momento polar de inercia?

El esfuerzo cortante se calcula como TR/J, donde T es el par de fuerzas, r es el radio del elemento y J es el momento polar de inercia.

¿Qué es la deformación unitaria y cómo se calcula?

La deformación unitaria, también conocida como 'gama', se calcula como la relación entre el ángulo de deformación (teta) y el radio (r) multiplicado por la longitud del elemento (l), es decir, gamma = teta * r / l.

¿Qué tipo de máquina se necesita para realizar un ensayo de torsión y qué medidas proporciona?

Se necesita una máquina que mida el par torsor (torque) y el ángulo de desplazamiento de torsión del elemento. Esta máquina permite medir el par en diferentes unidades y el ángulo en radianes.

¿Cómo se determina el ángulo de falla en un ensayo de torsión para materiales dúctiles?

Para materiales dúctiles, el ángulo de falla se determina por el esfuerzo más débil, que generalmente es el esfuerzo de corte vertical. La falla ocurre en la sección donde predomina este esfuerzo.

¿Qué tipos de fallas pueden experimentar los materiales sometidos a torsión y cómo se producen?

Los materiales pueden experimentar fallas por bucle o pandeo, especialmente en barras huecas dúctiles, donde el esfuerzo de corte es suficiente para doblar el material. También pueden fallar por tensión a 45 grados en materiales frágiles, o por esfuerzo longitudinal en materiales anisotrópicos como la madera.

¿Cómo se relacionan los esfuerzos de tensión, compresión y corte en un ensayo de torsión?

En un ensayo de torsión, los esfuerzos de tensión, compresión y corte vertical y horizontal son iguales, lo que significa que todos están sometidos al mismo nivel de esfuerzo.

¿Qué máquina se utiliza para realizar ensayos de torsión y qué software viene incluido?

Se utiliza una máquina Tinus Olsen especializada en torsión, que incluye un software que marca el par y el ángulo de deformación, facilitando el control y la medición durante el ensayo.

¿Qué sucede cuando una máquina de torsión falla y cómo se resuelve?

Cuando una máquina de torsión falla, no se pueden realizar ensayos de torsión hasta que se arregla. En el caso mencionado en el script, la máquina ha estado fuera de servicio por aproximadamente 4 meses y aún no se ha arreglado.