Mecanica

CONSULTA Camilo andres pabon mora 1094285599 Dylan Sleiner Pérez Gonzalez. 1005052612 Jhon Eder Ascanio V 1004904366 Carlos Mauricio Avila Tarazona 1090512677 UNIVERSIDAD DE PAMPLONA CONSULTA Consulte (de tres fuentes distintas) la definición de los siguientes términos: FUERZA NORMAL, FUERZA CORTANTE, ÁREA TRANSVERSAL, ESFUERZO, ESFUERZO DE TRACCIÓN, ESFUERZO CORTANTE, ESFUERZO PERMISIBLE, RESISTENCIA MECÁNICA, RESISTENCIA A LA FLUENCIA, RESISTENCIA ULTIMA. Fuerza normal Si un cuerpo está apoyado sobre una superficie rígida, la acción de su peso debería hacer que se hundiese en ella, sin embargo esto generalmente no es así. Entonces, ¿Por qué no se hunde? La lógica y el principio fundamental de Newton, nos dicen que debe existir alguna fuerza que anule el peso del cuerpo y permita mantenerlo en reposo. Esa fuerza, recibe el nombre de fuerza normal, reacción normal o simplemente normal, N. La fuerza normal, reacción normal o simplemente normal (N) es una fuerza que ejerce una superficie sobre un cuerpo que se encuentra apoyado en ella. Su dirección es perpendicular a la superficie de apoyo y su sentido es hacia afuera. Fuerza cortante Es la que en cualquier sección de una viga tiene igual magnitud, pero en dirección opuesta, a la resultante de las componentes en la dirección perpendicular al eje de la propia viga de las cargas externas y reacciones en los apoyos que actúan sobre cualquiera de los dos lados de la sección que se está considerando. Área transversal La sección transversal es la sección de un cuerpo perpendicular a su eje predominante. Es medio ambiguo definirlo sin un caso concreto pero es simplemente que es "transversal" al cuerpo, generalmente si el cuerpo es cilíndrico (cables, tuberías, barras, tanques de esa forma, etc.) es el círculo perpendicular al eje de simetría. Extendiendo el concepto a cuerpos prismáticos, como los paralelepípedos, se considera la sección transversal a la perpendicular al lado más largo. Esta sección transversal tiene un área, que se denomina área transversal. Se halla calculando el área de la sección según su forma y/u dimensiones. Esfuerzo Como esfuerzo denominamos la fuerza que aplicamos contra algún impulso o resistencia, para contrarrestarlo o revertirlo. Asimismo, se llama esfuerzo a la energía o el vigor que se pone en la realización de algo, venciendo obstáculos. ESFUERZO A TRACCIÓN Cuando se aplican una o varias fuerzas a una estructura, se dice que está sometido a un esfuerzo. Si soporta sin deformaciones excesivas o sin romperse decimos que es una estructura resistente a ese esfuerzo. Cuando estiramos un cuerpo, aplicamos dos fuerzas de igual magnitud, igual dirección y sentido opuesto, Estamos fraccionando ese objeto. ESFUERZO CORTANTE Es la fuerza que actúa sobre un cuerpo para deformarlo. En este sentido, el comportamiento de la materia variará dependiendo de cómo se aplique esta fuerza. Así, esta puede causar diferentes deformaciones en los cuerpos: estirarlo (esfuerzo de tracción), aplastarlo (esfuerzo de compresión), doblarlo (esfuerzo de flexión), cortarlo (esfuerzo cortante o de corte), o retorcerlo (esfuerzo de torsión). ESFUERZO PERMISIBLE Es aplicar una carga al elemento que no exceda su carga máxima de esfuerzo, para que se mantenga en un nivel de seguridad. En este esfuerzo se tiene en cuenta el factor de seguridad (F.S.) el cual es un numero adimensional el cual nos ayuda a especificar las cargas permisibles para el diseño. F.S.=σfallaσpermisible F.S.=τfallaτpermisible RESISTENCIA MECANICA Capacidad de los cuerpos para resistir las fuerzas aplicadas sin romperse. La resistencia mecánica de un cuerpo depende de su material y de su geometría. Como disciplina, La Resistencia de Materiales combina los datos de material, geometría y fuerzas aplicadas para generar modelos matemáticos que permiten analizar la resistencia mecánica de los cuerpos. El ensayo de tracción es el más típico para comprobar la resistencia mecánica de un material con una probeta de geometría normalizada. La Resistencia de Materiales combina los datos de material, geometría y fuerzas aplicadas para generar modelos matemáticos que permiten analizar la resistencia mecánica de los cuerpos. El ensayo de tracción es el ensayo más típico para comprobar la resistencia mecánica de un material con una probeta de geometría normalizada. RESISTENCIA A LA FLUENCIA Esfuerzo máximo necesario para provocar una cantidad especificada de fluencia en un período especificado. También se utiliza para describir la tensión máxima que se puede generar en un material a temperatura constante bajo la cual la velocidad de fluencia disminuye con el tiempo. Sinónimo de límite de fluencia. Durante el ensayo de tensión, muchos materiales alcanzan un estado en el cual la deformación comienza a crecer rápidamente sin que haya un incremento correspondiente en el esfuerzo, tal punto recibe el nombre de "punto de cadencia o punto de fluencia" (o bien limite elástico aparente). Por otro lado, en el límite de elasticidad, límite de proporcionalidad o limite elástico proporcional de un material. No se presentara ninguna deformación permanente en una probeta sometida a tensión, si la carga se suprime en este punto. Por lo tanto la ley de hooke, que expresa que el esfuerzo es directamente proporcional a la deformación, se aplica solo hasta el límite proporcional. RESISTENCIA ÚLTIMA Lo que nos determina la resistencia última es el esfuerzo máximo al que puede resistir un material, cada material varia la resistencia debido a su composición o características. La resistencia a la compresión es el máximo esfuerzo de compresión que un material es capaz de desarrollar. Con un material quebradizo que falla en compresión por ruptura, la resistencia a la compresión posee un valor definido. Consulte normas técnicas o tablas para la selección del FACTOR DE SEGURIDAD adecuado en función de su aplicación. ¿Es lo mismo FACTOR DE SEGURIDAD QUE FACTOR DE DISEÑO? ¿Cuál es la norma técnica utilizada para calcular las propiedades mecánicas de una varilla de acero sometida a esfuerzo de tracción? Y cuál es el procedimiento (realice un diagrama de flujo) 4. Cuál es la diferencia entre el diagrama de esfuerzo deformación ingenieril y el diagrama de esfuerzo deformación real. Curva esfuerzo - deformación ingenieril El Ensayo de tracción se realiza bajo la norma ASTM E-8, o bien la norma chilena NCH 200, entre otras. Su importancia radica en que es válido y aceptado para especificación de materiales en ingeniería. La información básica que se puede extraer de un ensayo de tracción se resume en la figura siguiente: i = esfuerzo ingenieril = P/A0 en que P es la carga aplicada a A0 es el área inicial i = deformación ingenieril siendo l = L – L0 el alargamiento de la probeta, L su longitud instantánea y L0 su longitud inicial El UTS (Ultimate Tensile Strength), se refiere al esfuerzo tensil en el punto de carga máxima. Durante la deformación elástica el volumen no se mantiene constante. Para esfuerzos comprendidos entre el esfuerzo de fluencia y el UTS se cumple que Deformación elástica y plástica. Por sobre el límite elástico, coexisten la deformación elástica y plástica. En la figura 2 se muestra un diagrama esfuerzo-deformación, en el cual pueden verse las zonas elástica y plástica, para dos niveles de deformación. En la figura, el segmento b viene dado por: y el segmento d: Además d > b dado que P2 P1 y por lo tanto, la deformación elástica es mayor en P2 que en P1. La ductilidad se mide por la deformación ingenieril de fractura y por la reducción de área. La deformación ingenieril a fractura se define como: a su vez la reducción de área se define como: l0 y l son las longitudes inicial e instantánea; A0 y A son las áreas inicial e instantánea. Af y lf son el área y la longitud finales. Módulo de elasticidad (módulo de Young) El módulo de elasticidad corresponde a la pendiente de la parte lineal de la curva . Mide la rigidez del material y está relacionado con las fuerzas de enlace atómicas. En general, se encuentra que el módulo de elasticidad es poco afectado por los elementos de aleación, por tratamientos térmicos o por trabajo en frío. Al subir la temperatura, disminuye el módulo de elasticidad, tal como se desprende de la tabla 1. 1.4 Resiliencia Es la capacidad de un material para absorber energía cuando se deforma elásticamente. 1.5 Módulo de Resiliencia Corresponde a la energía de deformación por unidad de volumen requerida para deformar el material hasta el límite elástico 0 . De esta relación se deduce que el material ideal para construir un resorte debe poseer un alto 0 y un bajo módulo de elasticidad. En la figura 3, se muestra una comparación entre dos aceros, uno de los cuales resulta apropiado para la construcción de resortes. En la tabla 2 se muestran valores del módulo de resiliencia para varios materiales. Tenacidad Es la capacidad para absorber energía en el rango plástico. Corresponde al área bajo la curva . Esfuerzo y deformación verdaderos. El esfuerzo y la deformación verdaderos se definen como En que P es la carga aplicada, A el área instantánea y l la longitud instantánea Se cumplen las siguientes relaciones En la figura 4 se muestran una comparación entre las curvas verdaderas e ingenieril. Estas ecuaciones son válidas hasta la deformación uniforme. Más allá de este punto se cumple que D0 y D son el diámetro inicial e instantáneo respectivamente. Esfuerzo ingenieril a carga máxima. Se define como: El superíndice, a veces subíndice u, se utiliza para especificar el punto de carga máxima. El esfuerzo verdadero en la carga máxima u v se define como: A su vez, la deformación verdadera en la carga máxima corresponde a En que Au es el área en la carga máxima Eliminando P máx se obtiene 1.7 Esfuerzo de fractura verdadero. Se define como: PFract la carga de fractura y AFract es el área en la fractura. 1.8 Deformación verdadera a fractura Corresponde a Q corresponde a la reducción de área y Af es el área de la probeta fracturada, medida en el cuello. 1.9 Deformación uniforme verdadera. Corresponde a la deformación verdadera en la carga máxima y se calcula a partir de las áreas, a partir de en qué Au es el área a carga máxima. 1.10 Deformación verdadera local en el cuello. Es la deformación necesaria para deformar la muestra desde la carga máxima hasta la fractura. Se calcula a partir de Ajuste de Hollomon Para la zona de deformación plástica uniforme se puede relacionar el esfuerzo verdadero con la deformación verdadera por: n v K v en que K es una constante y n corresponde a la pendiente de ln 0 vs ln v .n recibe el nombre de índice de endurecimiento por deformación. K es una constante. n es el índice de endurecimiento por deformación. Si n=0 el material es perfectamente plástico. n=1 corresponde a un sólido elástico. Normalmente para la mayoría de los materiales, 0.10 < n < 0.50 La expresión corresponde a la velocidad de endurecimiento por deformación. n se calcula graficando hasta la deformación plástica uniforme. La pendiente de la recta resultante corresponde a n. 1.13.2 Relación entre la deformación verdadera uniforme y el índice de endurecimiento por deformación. Es decir, la deformación uniforme es igual al índice de endurecimiento por deformación. 5. Construya una tabla comparativa sobre las características de los materiales dúctiles y frágiles; ¿hay otro tipo de materiales además de estos? METALICOS 6. Consulte cinco tesis sobre diseño básico de estructuras, de estas tome una gráfica de la estructura; indique cuales son los elementos críticos; cual es la carga máxima, el factor de seguridad o diseño empleado y el esfuerzo permisible. Huerta Galvez, M. A. (2018). Diseño y cálculo de parámetros constructivos de una prensa hidráulica de 5 tn de capacidad para conformado de chapa metálica en factoría Aldyup–Chiclayo. Jara Mori, G. A. (2008). Estudio de la aplicabilidad de materiales compuestos al diseño de estructuras de contención de tierras y su interacción con el terreno, para su empleo en obras de infraestructura viaria (Doctoral dissertation, Caminos). Bravo, J. C. (1989). Tres teoremas fundamentales de la teoría del diseño de estructuras. Informes de la Construcción, 40(399), 57-66. CHIHUÁN CANGALAYA, José Luis. Análisis y diseño comparativo de las estructuras metálicas del puente vehicular tipo reticulado Manchiri 64 m según la norma AASHTO Standard (ASD) y la norma AASHTO LRFD. 2016. 7. Registre fotográficamente 10 (de cada uno) elementos mecánicos que soporten TENSIÓN; COMPRESIÓN Y CORTANTE, indique sobre la imagen la dirección de la carga. NOTA: Las flechas que indican hacia afuera es cuando el elemento esta a tensión y hacia a dentro a compresión y en los pernos es cortante. 8. Construya 5 memes con su respectiva relevancia con la materia. Universidad de Pamplona Pamplona - Norte de Santander - Colombia cel#3118871288 - www.unipamplona.edu.co Universidad de Pamplona Pamplona - Norte de Santander - Colombia cel#3118871288 - www.unipamplona.edu.co Formando líderes para la construcción de un nuevo país en paz Formando líderes para la construcción de un nuevo país en paz 14 14