Problemas propuestos Cap. III : Carga axial
PREGUNTA Nº 1:
La barra DA es rígida y en un principio se mantiene en posición horizontal cuando el peso
se W se
sostiene desde C . Si el peso ocasiona que B se desplace hacia abajo 0.027 pulg, determine la deformación unitaria normal en los alambres 3
DE y y BC . Además, si los
alambres están hechos de
acero con módulo de elasticidad de 29X10 ksi, y tienen un diámetro de 0.08 pulg, determine el peso W .
PREGUNTA Nº 2:
Un tubo de aluminio CD, de 35 pulg de longitud, cuya sección transversal tiene una superficie 2
de 1.75 pulg , está soldado a un apoyo fijo A y a una tapa rígida B. La barra de acero pulg de diámetro, está soldada a la tapa
B.
EF ,
de 0.75
Usando las propiedades mecánicas del aluminio
2014-T6 para el tubo, y del acero A36 para la barra
EF , determine:
a) La energía de deformación total del sistema cuando la carga
P alcanza
el valor de 7
kips. b) La densidad de energía de deformación correspondiente en el tubo
CD.
c) La densidad de energía de deformación correspondiente en la barra
EF .
P
35 pulg 50 pulg
PREGUNTA Nº 3:
Un tubo de aluminio 2014-T6 con una longitud de 320 mm, un diámetro exterior de 40 mm y un diámetro interior de 32 mm puede cerrarse en ambos extremos por medio de tapas roscadas de hilo sencillo con un paso de 2 mm. Con una tapa completamente enroscada, en el interior del tubo se coloca una varilla sólida de latón rojo C83400 de 28 mm de diámetro, y después se enrosca la segunda tapa. Como la varilla es ligeramente más larga que el tubo, se observa que la tapa debe forzarse contra la varilla girándola un cuarto de vuelta antes de que pueda estar enroscada por completo. Determine: a) El esfuerzo normal promedio en el tubo y en la varilla. b) Las deformaciones del tubo y de la varilla.
0
40 mm
28 mm
32 mm
320 mm
PREGUNTA Nº 4:
La carga de 900 lb está soportada por los cuatro alambres de acero inoxidable 304 que están conectados a los elementos rígidos
AB
y
DC .
Determine el ángulo de inclinación de cada
elemento después de aplicar la carga. Los elementos estaban en un principio en posición horizontal y cada alambre tiene un diámetro de 0.3 pulg.
5 pies
5.5 pies
6 pies
2 pies
900 lb
1 pie
PREGUNTA Nº 5:
Un tubo de acero A36 con diámetro exterior de 1.5 in y un espesor de 1/8 in se coloca en una prensa que se ajusta de tal manera que sus quijadas apenas toquen los extremos del tubo sin ejercer presión sobre ellos. Luego las dos fuerzas mostradas se aplican sobre el tubo. Después de la aplicación de estas fuerzas, la prensa se ajusta para disminuir la distancia entre sus quijadas en 0.005 in. Determine: a) Las fuerzas ejercidas por la prensa sobre el tubo, en A y en D. b) El cambio en la longitud en la porción
BC del
3 in
10 kips
tubo.
3 in
3 in
8 kips
PREGUNTA Nº 6:
El sistema mostrado en la figura está conformado por una barra AB y dos tubos AC y AD. La barra AB tiene un diámetro de 30 mm, y los tubos AC y AD tienen un diámetro exterior de 30 mm y un espesor de 2 mm. Sabiendo que la barra y los tubos están fabricados de acero A36, determine las fuerzas desarrolladas en la barra y en los tubos cuando la temperatura aumenta 70 C.
800 mm
Barra
PREGUNTA Nº 7:
Un poste de concreto de baja resistencia, de 5 ft de longitud, está reforzado con cuatro varillas de acero A36, cada una de 5/8 in de diámetro. Determine los esfuerzos normales que se inducen en el acero y en el concreto debido a una elevación en la temperatura de 90 ⁰F.
5 ft
PREGUNTA Nº 8:
La varilla de acero
ACB
está unida a soportes rígidos, y se encuentra si esforzar a una
temperatura de 25 ⁰C. El acero se supone elastoplástico con módulo de elasticidad de 200 GPa y esfuerzo de fluencia de 250 MPa. La temperatura de ambas porciones de la varilla se eleva entonces a 160 ⁰C, y luego se procede a enfriar hasta obtener la temperatura de 25 ⁰C. Si el -6
coeficiente de dilatación térmica del acero es 11.7X10 /⁰C, determine a) La deflexión del punto C cuando la temperatura alcanza el valor de 160 ⁰C. b) La deflexión permanente del punto C cuando la temperatura regresa a 25 ⁰C.
A = 500 mm 2
150 mm
A = 280 mm 2
270 mm
PREGUNTA Nº 9:
El perno de acero A36 tiene un diámetro de 7 mm y se ajusta a través de una manga de aluminio 2014-T6 como se muestra en la figura. La manga tiene un diámetro interno de 8 mm y un diámetro externo de 11 mm. La tuerca A se ajusta de modo que tan sólo se presiona contra la manga. a) Si el ensamble está en un principio a una temperatura de 20 ⁰C y luego se calienta a una temperatura de 110 ⁰C, determine el esfuerzo normal en el perno y en la manga. b) Si además del incremento de temperatura indicado en el Apartado a), la tuerca en A se ajusta girando 1/16 de vuelta, determine el esfuerzo normal resultante en el perno y en la manga. El paso del perno es de 2 mm por vuelta.
70 mm
PREGUNTA Nº 10:
Un eslabón de latón rojo
C83400 y
una varilla de acero A36 tienen las dimensiones que se
muestran en la figura a una temperatura de 20 C. La varilla de acero se enfría hasta que cabe
con libertad en el eslabón de latón. Posteriormente, la temperatura de todo el ensamble se eleva entonces a 60 C. Determine:
a) El esfuerzo final en la varilla de acero. b) La longitud final de la varilla de acero.
55 mm Latón 38 mm
38 mm 0.15 mm
280 mm
32 mm de diámetro
Acero Sección A-A
PREGUNTA Nº 11:
La viga horizontal es rígida y soporta la carga distribuida que se muestra en la figura. Determine el ángulo de inclinación de la viga después de que se aplica la carga. Cada soporte se compone de un poste de madera Abeto Blanco con un diámetro de 100 mm y una longitud original sin carga de 1.80 m.
25 kN/m
1.80 m
2.50 m
1.00 m
PREGUNTA Nº 12:
La barra AB consta de dos secciones cilíndricas AC y 2
transversal de 1800 mm . La porción
AC
BC ,
cada una con un área de sección
está hecha de un acero dulce con módulo de
elasticidad de 200 GPa y esfuerzo de fluencia de 250 MPa; y la porción
BC es
de acero de alta
resistencia con módulo de elasticidad de 200 GPa y esfuerzo de fluencia de 345 MPa. Una carga P se aplica en C como se muestra en la figura. Ambos aceros se suponen elastoplásticos. Determine la deflexión permanente de
C si P se
incrementa gradualmente desde cero hasta
1000 KN, y al llegar ahí se reduce nuevamente a cero.
A 200 mm
C 200 mm
P
B
