Torsión

Torsión mecánica 

¿Qué Es Torsión? En ingeniería, torsión es la solicitación que se presenta cuando se aplica un momento sobre el eje longitudinal de un elemento constructivo o prisma mecánico, como pueden ser ejes o, en general, elementos donde una dimensión predomina sobre las otras dos, aunque es posible encontrarla en situaciones diversas. La torsión se caracteriza geométricamente porque cualquier curva paralela al eje de la pieza deja de estar contenida en el plano formado inicialmente por la dos curvas. En lugar de eso una curva paralela al eje se retuerce alrededor de él.

El estudio general de la torsión es complicado porque bajo ese tipo de solicitación la sección transversal de una pieza en general se caracteriza por dos fenómenos:

•  Aparecen tensiones tangenciales paralelas a la sección transversal. Si estas se representan por un campo vectorial sus líneas de flujo "circulan" alrededor de la sección.
• Cuando las tensiones anteriores no están distribuidas adecuadamente, cosa que sucede siempre a menos que la sección tenga simetría circular, aparecen alabeos seccionales que hacen que las secciones transversales deformadas no sean planas.

Esfuerzo cortante Debido al torque

 Cuando un miembro estructural se somete a un par de torsión externo, en el material del que está hecho el miembro estructural se desarrolla u par de torsión resistente interno que es el resultado de los esfuerzos generados en el material.

 Para que el elemento sujeto a esfuerzo esté en equilibrio, en las caras superior e inferior del elemento deben actuar esfuerzos cortantes de la misma magnitud.

Fórmula para el esfuerzo cortante torsional:

 𝑡𝑚𝑎𝑥 = 𝑇𝑐 / 𝑗 

Donde: 

T: par de torsión aplicado en la sección de interés 

c: radio de la sección transversal

J: momento polar de inercia de la sección transversal circular

Deformación Angular En La Torsión

Las deformaciones observadas experimentalmente en las barras sometidas a torsión muestran un giro de las secciones rectas respecto al eje de la barra. Si se dibuja una malla sobre la barra, como se indica en la figura, se aprecia una deformación equivalente a la deformación en el cizallamiento puro. 

La deformación angular de las generatrices 𝜸 está relacionada con el giro de las secciones 𝜽 según la expresión: 

𝛄 = (𝜽 ∗ 𝒓) / 𝑳

Esta deformación angular es mayor en la periferia y nula en el centro, existiendo un valor de deformación para cada posición radial 𝒓, que crece linealmente con el radio: 

𝜸 (𝝆) = 𝜸 ∗ 𝝆 / 𝒓

Modulo De Rigidez Al Corte Módulo de rigidez (Módulo de corte) en los materiales es el coeficiente de elasticidad para una fuerza de corte. 

Se define como “la relación entre el esfuerzo cortante y el desplazamiento por unidad de longitud de muestra (esfuerzo cortante)” El módulo de rigidez se puede determinar experimentalmente a partir de la pendiente de una curva de tensión-deformación creada durante las pruebas de tracción realizadas en una muestra del material. 

Referencias

F. Bravo. "Torsion en ejes no circulares". Academia.edu - Share research. https://www.academia.edu/20362110/Torsion_en_ejes_no_circulares (accedido el 19 de agosto de 2021).

J. Rojas. "TORSION MECANICA". Share and Discover Knowledge on SlideShare. https://www.slideshare.net/JessRojas58/torsion-mecanica-239127931 (accedido el 19 de agosto de 2021).