Torsión (mecánica)
En el campo de la mecánica de sólidos , la torsión es la torsión de un objeto debido a un par aplicado . La torsión se expresa en pascal (Pa), una unidad SI para newtons por metro cuadrado, o en libras por pulgada cuadrada (psi), mientras que el torque se expresa en newton metros (N · m) o pie-libra fuerza (ft · lbf ). En secciones perpendiculares al eje de torsión, el esfuerzo cortante resultante en esta sección es perpendicular al radio.
En las secciones transversales no circulares, la torsión va acompañada de una distorsión llamada alabeo, en la que las secciones transversales no permanecen planas. [1] Para ejes de sección transversal uniforme sin restricciones contra alabeos, la torsión es:
Tenga en cuenta que el esfuerzo cortante más alto se produce en la superficie del eje, donde el radio es máximo. Las altas tensiones en la superficie pueden verse agravadas por concentraciones de tensiones como las zonas rugosas. Por lo tanto, los ejes para uso en alta torsión se pulen hasta obtener un acabado superficial fino para reducir la tensión máxima en el eje y aumentar su vida útil.
El diámetro es de 40 cm. Si se suma un factor de seguridad de 5 y se vuelve a calcular el radio con el esfuerzo máximo igual al límite elástico / 5 , el resultado es un diámetro de 69 cm, el tamaño aproximado de un eje de turboset en una central nuclear.
El esfuerzo cortante en el eje se puede descomponer en esfuerzos principales mediante el círculo de Mohr . Si el eje se carga solo en torsión, entonces una de las tensiones principales estará en tensión y la otra en compresión. Estas tensiones están orientadas en un ángulo helicoidal de 45 grados alrededor del eje. Si el eje está hecho de material quebradizo , entonces el eje fallará por una grieta que se inicia en la superficie y se propaga hasta el núcleo del eje, fracturando en una forma helicoidal de ángulo de 45 grados. Esto a menudo se demuestra girando un trozo de tiza entre los dedos. [3]
En el caso de ejes huecos delgados, un modo de pandeo por torsión puede resultar de una carga de torsión excesiva, con la formación de arrugas a 45 ° del eje del eje.
