Laboratório de Mecânica dos Materiais
1. TORÇÃO – GRUPO
N.º de Aluno
Nome
Licenciatura
Objectivo
O objectivo deste ensaio é a determinação experimental da rigidez à torção GJ de veios de
diferentes secções transversais e materiais e o módulo de rigidez G destes últimos.
Equipamento
O dispositivo utilizado (figura 1) é constituído por um veio cujas extremidades são
apertadas a duas buchas de berbequim, uma fixa (esquerda) e a outra rotativa (direita), à
qual é aplicado um binário por suspensão de dois conjuntos de pesos iguais (não
representados) num sistema de alavanca, cabos, roldana e ganchos; no veio são previamente
montados dois ponteiros com um nónio gravado, para leitura dos ângulos de torção em duas
secções do veio, A e B, mediante dois transferidores. Todo o conjunto está montado numa
armação.
Veio
l
A
200
mm
Figura 1: Montagem experimental.
B
Procedimento
Para cada um dos veios a ensaiar (I, II e III) siga o seguinte procedimento (se a montagem
já estiver feita, conforme representado na fig. 1, comece no ponto 5 e termine no 1):
1. Meça a(s) dimensão(ões) da secção transversal do veio e anote na tabela 1.
2. Monte os ponteiros no veio, deixando os parafusos apenas encostados. As buchas
plásticas pretas são para veios de D = 9.5mm e as brancas para D = 10mm.
3. Com os pesos e ganchos retirados, aperte o veio nas buchas e fixe a esquerda à
armação apertando o parafuso inferior.
4. Coloque os ganchos e rode o veio e buchas até enrolar completamente os cabos nos
braços da alavanca; bloqueie nessa posição apertando o parafuso superior do suporte
da bucha esquerda.
5. Ajuste os ponteiros até obter a leitura 0 e fixe-os nessa posição. N.B.: O ponteiros
não devem roçar nos tranferidores.
6. Meça o comprimento l (figura 1) e anote na tabela 1.
7. Suspenda simultaneamente dois pesos iguais nos ganchos; anote o valor de cada
peso na 1.ª coluna da tabela 2. Anote as leituras (à décima de grau) dos
transferidores A e B na respectiva coluna de carga.
8. Adicione sucessivamente mais pesos iguais aos anteriores e anote o peso em cada
gancho e as leituras dos transferidores.
9. Retire sucessivamente os pesos aos pares, anotando as leituras dos transferidores A
e B na respectiva coluna de descarga.
10. Retire os ganchos; desaperte as buchas; desaperte os parafusos do suporte da bucha
esquerda; retire o veio e desmonte os ponteiros.
Relatório
Para cada um dos veios ensaiados:
1. Preencha a tabela 2.
2. Apresente o gráfico 1 com o momento torsor T em abcissas e o ângulo de torção
unitário θ em ordenadas, incluindo: os pontos experimentais; a recta que melhor se
lhes aproxima.
3. Utilizando a aproximação linear anterior, preencha os cálculos da tabela 3 e
identifique o material, mediante as suas propriedades elástica e visuais.
4. Faça os comentários que achar pertinentes.
Referência
Diâmetro exterior D (mm)
Diâmetro interior d (mm)
Comprimento útil l (mm)
Tabela 1: Dados.
Força em
cada braço
P (N)
Momento
torsor
T (N×mm)
0
5
10
15
20
25
30
35
Declive φ/Τ
Ângulo de
torção
φ A (º)
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
(rad/N⋅mm):
IST - LTO
10
8
750
Ângulo de
torção
φ B (º)
0.0
0.0
0.2
0.5
0.7
1.0
1.2
1.6
Ângulo de
Ângulo de
torção relativo torção relativo
φ (rad)
φ = φ B –φ A (º)
0.0
2.0
4.2
6.1
8.5
10.6
13.0
15.0
0.0
2.0
4.0
5.6
7.8
9.6
11.8
13.4
3.3735E-05
0.25
0.2
0.15
0.1
0.05
0
0
2
4
6
8
10
Tabela 2: Medições.
3.3735E-05
Declive φ/Τ (rad/N⋅mm)
2
Rigidez à torção GJ=Tl/φ (N⋅mm ) 22235398.755
Constante de torção J (mm4)
579.62
Módulo de rigidez G (GPa)
38.36203
Material
Latão
Tabela 3: Resultados.
0
0.03490659
0.06981317
0.09773844
0.13613568
0.16755161
0.20594885
0.23387412