Mecánica de Materiales III

I N S T I T U T O P O L I T É C N I C O SECRETARÍA ACADÉMICA

N A C I O N A L

DIRECCIÓN DE ESTUDIOS SUPERIORES

PROGRAMA SINTÉTICO CARRERA: Ingeniería Mecánica ASIGNATURA: Mecánica de Materiales III

SEMESTRE:

Octavo

OBJETIVO GENERAL: El alumno calculará y diseñará los distintos elementos que componen las máquinas y/o piezas sujetas a cargas y sus mecanismos y dispositivos con materiales de uso más frecuente en ingeniería.

CONTENIDO SINTÉTICO: I. Análisis de Columnas. II. Vigas Curvas. III. Juntas. IV. Esfuerzos de Contacto

METODOLOGÍA:

Exposiciones orales por parte de los alumnos. Realización de dibujos, cuadros sinópticos, trabajos extra clase y prácticas de laboratorio, material audio visual, visitas de campo y simulación con paquetes de computadora con la asesoría del profesor.

EVALUACIÓN Y ACREDITACIÓN: Se aplicarán tres departamentales, cada uno corresponderá al Participación en clase Trabajos extra clase y tareas Prácticas de laboratorio

50% 10% 10% 30%

BIBLIOGRAFÍA: 1. Beer, Ferdinand P. E., Johnston Russell R ussell Jr. Mecánica de Materiales, Ed. McGraw Hill, México, 2002, 738 págs. 2. Craig, Roy R. Mecánica de Materiales, Ed. CECSA, México, 2002, 752 págs. 3. Hibbeler, Russell C. Mecánica de Materiales, Ed. Pearson, México, México, 2000, 823 págs.


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ESCUELA: Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Unidades Azcapotzalco y Culhuacán CARRERA: Ingeniería Mecánica OPCIÓN: Terminal Optativa COORDINACIÓN: Academia de Proyecto y Proyecto Mecánico DEPARTAMENTO:

ASIGNATURA: Mecánica de Materiales III SEMESTRE: Octavo CLAVE: CRÉDITOS: 7.5 VIGENTE: 2006 TIPO DE ASIGNATURA: Teórico-Práctica/Optativa MODALIDAD: Escolarizada

TIEMPOS ASIGNADOS

HRS/SEMANA/TEORÍA: HRS/SEMANA/PRÁCTICA:

3.0 1.5

54 HRS/SEMESTRE/TEORÍA: HRS/SEMESTRE/PRÁCTICA: 27

HRS/TOTALES:

81

PROGRAMA ELABORADO O ACTUALIZADO POR: Academia de Proyecto y Proyecto Mecánico REVISADO POR: Subdirecciones Académicas de la

ESIME Unidades Azcapotzalco y Culhuacán APROBADO POR: Consejo Técnico Consultivo Escolar de la ESIME Unidad Azcapotzalco y Culhuacán Ing. Jorge Gómez Villareal Ing. Ernesto Mercado Escutia

AUTORIZADO POR: Comisión de Planes y Programas de

Estudio del Consejo General Consultivo del IPN


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ASIGNATURA: Mecánica de Materiales III

CLAVE

HOJA: 2 DE 8

FUNDAMENTACIÓN DE LA ASIGNATURA La asignatura de Mecánica de Materiales por su importancia, es central para la formación de todo Ingeniero Mecánico, quien habrá de diseñar piezas o elementos a usar en la manufactura de sistemas y partes mecánicas entre otras actividades que señala su perfil profesional. La Mecánica de Materiales trata acerca del comportamiento de cuerpos deformables comúnmente llamados “elementos” o “miembros” bajo la acción de fuerzas aplicadas o cargas. Los elementos están hechos de materiales que tienen bien definidas sus propiedades mecánicas y pueden ser desde aleaciones de acero, metales no ferrosos y sus aleaciones, hasta plásticos y materiales compuestos. El Ingeniero utiliza los conocimientos de la Mecánica de Materiales para determinar si las propiedades mecánicas del material y las dimensiones de un elemento son adecuadas para garantizar que pueden soportar sus cargas con seguridad y sin una excesiva deformación. A este desarrollo se le denomina “diseño”. Lo anterior fundamenta su inclusión como asignatura básica dentro del plan de estudios de la carrera de Ingeniería Mecánica, ya que su orientación es la enseñanza de los principios fundamentales que gobiernan la Mecánica de los cuerpos deformables y su aplicación al cálculo y diseño de los distintos elementos que integran las máquinas, mecanismos y estructuras con materiales de uso frecuente en ingeniería; así mismo, el desarrollo del razonamiento analítico para resolver problemas prácticos de ingeniería y finalmente para reforzar y consolidar el área de proyecto. La distribución del contenido temático en este programa se da a lo largo de seis unidades, mismas que siguen un orden lógico y secuencial. Inician con el estudio de la flexión asimétrica (como continuación de flexión de Mecánica de Materiales I) para posteriormente entrar al cálculo de la deformación en vigas, procedimientos prácticos, vigas hiperestáticas, esfuerzos combinados y finalizar con elementos esbeltos sometidos a carga axial de compresión. Este contenido requiere en forma antecedente de los conocimientos de Mecánica de Materiales I, Física Clásica, Fundamentos de Álgebra, Cálculo Vectorial, Ecuaciones Diferenciales, Estática, Ciencia de los Materiales I y II.

OBJETIVO DE LA ASIGNATURA El alumno calculará y diseñará los distintos elementos que componen las máquinas y/o piezas sujetas a cargas y sus mecanismos y dispositivos con materiales de uso más frecuente en ingeniería.


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CLAVE:

No. UNIDAD: I

HOJA: 3 DE 8

NOMBRE: Análisis de Columnas

OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno analizará y solucionará problemas relacionados al diseño de columnas con carga centrada y excéntrica aplicando ecuaciones empíricas y métodos disponibles. .

No. TEMA

1.1 1.2 1.2.1 1.2.2 1.2.3 1.3 1.3.1 1.3.1.1 1.3.1.2 1.3.2 1.3.2.1 1.3.2.2 1.3.3

TEMAS

T

Introducción. Análisis de columnas con carga centrada. Ecuaciones empíricas de la AISC para el diseño de columnas de acero estructural Ecuaciones empíricas de la AISC para el diseño de columnas de aluminio Problemas relativos de columnas con varios tipos de sujeción en los extremos Análisis de columnas largas con carga excéntrica Método del esfuerzo admisible Planteamiento del método Problemas relativos Método de interacción Planteamiento del método Problemas relativos Comparación de los resultados obtenidos por los métodos del esfuerzo admisible y de interacción

4.5 4.5

HORAS

P

EC

7.5

4.5 4.5

CLAVE BIBLIOGRÁFICA

1B 4.5

Sub total 13.5

4.5

2B 4B 5B

7.5

13.5

ESTRATEGIA DIDÁCTICA Exposiciones orales por parte de los alumnos. Realización de dibujos, cuadros sinópticos, trabajos extra clase y prácticas de laboratorio, material audio visual, visitas de campo y simulación con paquetes de computadora con la coordinación del profesor.

PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN El primer examen departamental contemplará la unidad I y corresponderá al (50%), además serán considerados los trabajos extra clase y tareas (10%) prácticas de laboratorio (30%), así como la participación en clase (10%).


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CLAVE:

No. UNIDAD: II

HOJA: 4 DE 8

NOMBRE: Vigas Curvas

OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno diseñará una viga con las cargas, el material y el coeficiente de seguridad deseado. Calculará la distribución de esfuerzos generados en una sección transversal de una viga curva cuando se conoce el sistema de cargas y la geometría de la viga.

No. TEMA

2.1 2.2 2.3 2.4 2.5

TEMAS

HORAS

Introducción. Vigas curvas. Definición. Obtención de los esfuerzos en diferentes secciones transversales Esfuerzos normales combinados en vigas curvas Problemas de aplicación. Diseño de ganchos y eslabones de cadena.


T

P

EC

1.5 3.0 3.0

7.5

1.5 3.0 3.0

3.0 3.0

Sub total 13.5

3.0 3.0

7.5

2B 1B 4B 5B

13.5

ESTRATEGIA DIDÁCTICA

Exposiciones y /o intervenciones orales por parte de los alumnos. Trabajos extra clase (tareas) Búsquedas bibliográficas. Recursos audiovisuales: Rotafolios, gráficas, proyector de acetatos etc. Realización de prácticas de laboratorio. Solución de ejercicios de diseño de ganchos y eslabones de cadena.

PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN El segundo examen departamental contemplará las unidades II y III, correspondiendo al (50%), además serán considerados los trabajos extra clase y tareas (10%) prácticas de laboratorio (30%), así como la participación en clase (10%).


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CLAVE:

No. UNIDAD: III

HOJA: 5 DE 8

NOMBRE: Juntas

OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno diseñará juntas sometidas a carga centrada y carga excéntrica con las especificaciones deseadas. Calculará los esfuerzos normales que se inducen en las placas de una junta remachada, los esfuerzos cortantes que se generan en los tornillos y los correspondientes al aplastamiento y desgarramiento de la pared interior de los agujeros, determinando la capacidad y eficiencia de una junta dada.

No. TEMA

3.1 3.2 3.2.1 3.2.2 3.2.3 3.2.4 3.3 3.3.1 3.3.2 3.4 3.4.1 3.4.2 3.4.3 3.4.4 3.5 3.5.1 3.5.2

TEMAS

HORAS

Introducción. Definición de juntas. Juntas remachadas y atornilladas. Tipos de juntas Formas en que puede fallar una junta Cálculo de los esfuerzos que se producen en la junta Capacidad de la junta y cálculo de la eficiencia. Juntas remachadas y atornilladas con carga excéntrica. Planteamiento de las ecuaciones para el cálculo de uniones con carga excéntrica. Problemas de aplicación y diseño. Juntas soldadas. Tipos de juntas soldadas y de soldadura. Cargas y esfuerzos admisibles en las soldaduras. Cálculo de los esfuerzos que se producen en la junta Capacidad de la junta y cálculo de la eficiencia Juntas soldadas con carga excéntrica. Planteamiento de las ecuaciones para el cálculo de uniones con carga excéntrica. Problemas de aplicación y diseño.

T 1.5 3.0

P 6.0


EC 1.5 3.0

3.0

3.0

3.0

3.0

3.0

3.0

Sub total 13.5

6.0

5B

13.5

ESTRATEGIA DIDÁCTICA

Resolución de problemas de diseño de juntas. Exposiciones orales por parte de los alumnos. Realización de dibujos, cuadros sinópticos, trabajos extra clase y prácticas de laboratorio, material audio visual, visitas de campo y simulación con paquetes de computadora con la supervisión del profesor.

PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN El segundo examen departamental contemplará las unidades II y III, correspondiendo al (50%), además serán considerados los trabajos extra clase y tareas (10%) prácticas de laboratorio (30%), así como la participación en clase (10%).


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CLAVE:

No. UNIDAD: IV

NOMBRE:

HOJA: 6 DE 8 Esfuerzos de Contacto

OBJETIVOS PARTICULARES DE LA UNIDAD El alumno calculará los esfuerzos de esferas y cilindros en contacto.

No. TEMA

4.1 4.2 4.2.1 4.2.2 4.2.3 4.3 4.3.1 4.3.2 4.3.3 4.4 4.4.1 4.4.2 4.4.3 4.5 4.5.1

TEMAS

HORAS

Introducción. Esfuerzos de contacto de Hertz. Contacto esférico. Presión de contacto y huella de contacto en un contacto esférico. Distribuciones de esfuerzos estáticos en un contacto esférico. Problemas relativos. Contacto cilíndrico. Presión de contacto y huella de contacto en un contacto cilíndrico paralelo. Distribuciones de esfuerzos estáticos en un contacto cilíndrico paralelo. Problemas relativos. Contacto de tipo general. Presión de contacto y huella de contacto en el contacto de tipo general. Distribuciones de esfuerzos en contacto general. Problemas relativos. Esfuerzos dinámicos de contacto. Efecto sobre los esfuerzos de contacto de un componente deslizante.

T 1.5 3.0

P 6.0


EC 1.5 3.0

3B 3.0

3.0

3.0

3.0

3.0

3.0

Sub total 13.5

6.0

6B

13.5

ESTRATEGIA DIDÁCTICA Resolución de problemas de cálculo de esfuerzos de contacto. Exposiciones orales por parte de los alumnos. Realización de dibujos, cuadros sinópticos, trabajos extra clase y prácticas de laboratorio, material audio visual, visitas de campo y simulación con paquetes de computadora con la supervisión del profesor.

PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN El tercer examen departamental contemplará la unidad IV correspondiendo al (50%), además serán considerados los trabajos extra clase y tareas (10%) prácticas de laboratorio (30%), así como la participación en clase (10%).


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CLAVE:

HOJA: 7 DE 8

RELACIÓN DE PRÁCTICAS PRACT. No.

NOMBRE DE LA PRÁCTICA

UNIDAD

DURACIÓN

1

Cálculo de carga crítica en columnas esbeltas Determinación de deformación lateral por pandeo Cálculo de esfuerzos en vigas curvas con diferentes secciones transversales Cálculo de esfuerzos tangenciales en juntas atornilladas Cálculo de esfuerzos longitudinales en juntas soldadas concéntricas y excéntricas Análisis de esfuerzos de contacto en elementos mecánicos

I

3.0

I

4.5

II

7.5

III

3.0

III

3.0

IV

6.0

Total

27.0

2 3 4 5 6

LUGAR DE REALIZACIÓN

Todas la prácticas se efectuarán en el laboratorio de Diseño.


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CLAVE:

HOJA: 8 DE 8

PERÍODO

UNIDAD

PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN

1

I

2

II y III

3

IV

El primer examen departamental corresponde al (50%), además serán considerados los trabajos extra clase y tareas (10%) prácticas de laboratorio (30%), así como la participación en clase (10%). El segundo examen departamental corresponde al (50%), además serán considerados los trabajos extra clase y tareas (10%) prácticas de laboratorio (30%), así como la participación en clase (10%). El tercer examen departamental corresponde al (50%), además serán considerados los trabajos extra clase y tareas (10%) prácticas de laboratorio (30%), así como la participación en clase (10%).

Nota: La calificación final corresponde al promedio de los tres periodos.

CLAVE

B

C

BIBLIOGRAFÍA

1

X

2

X

3

X

4

X

5

X

Norton, Robert L. Diseño de Máquinas, Prentice Hall, México, 1999, 1048 págs.

6

X

Pytel, Andrew; Singer Ferdinand L. Resistencia de Materiales, Harla, México,1994, 584 págs.

Beer, Ferdinand P. E., Johnston Russell Jr. Mecánica de Materiales, McGraw Hill, México, 2002, 738 págs. Craig,Roy R. Mecánica de Materiales, CECSA, México, 2002, 752 págs. Gere, James M., Timoshenko S. Mecánica de Materiales, Internacional Thomson Ediciones, México, 2002, 826 págs. Hibbeler, Russell C. Mecánica de Materiales, Pearson, México, 2000, 823 págs.


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PERFIL DOCENTE POR ASIGNATURA 1. DATOS GENERALES ESCUELA: Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Unidades Azcapotzalco y Culhuacán CARRERA: ÁREA:

Ingeniería Mecánica BÁSICAS C. INGENIERÍA

SEMESTRE Octavo D. INGENIERÍA

ACADEMIA: De Proyecto y Proyecto Mecánico

C. SOC. y HUM.


ESPECIALIDAD Y NIVEL ACADÉMICO REQUERIDO:

Ingeniero Mecánico titulado de preferencia con Maestría en Ciencias en Diseño Mecánico

2. OBJETIVOS DE LA ASIGNATURA: El alumno calculará y diseñará los distintos elementos que componen las máquinas y/o piezas sujetas a cargas y sus mecanismos y dispositivos con materiales de uso más frecuente en ingeniería. 3. PERFIL DOCENTE: CONOCIMIENTOS

EXPERIENCIA PROFESIONAL

Matemáticas, Mecánica y Mecánica de Materiales

5 años de experiencia docente en la enseñanza superior y en trabajos relacionados con el diseño mecánico

ELABORÓ ______________________

PRESIDENTES DE ACADEMIA Ing. Magdaleno Vázquez Rodríguez M.C Juan José Martínez Cosgalla

HABILIDADES

ACTITUDES

Establecimiento de climas favorables al aprendizaje. Manejo de grupos Manejo de equipo de cómputo Manejo de paquetes aplicados a la solución de problemas de la asignatura. Motivar al estudio, razonamiento e investigación Uso de material didáctico Capacidad de liderazgo ante el grupo.

Ejercicio de la crítica fundamentada. Respeto. Tolerancia. Compromiso con la docencia ética. Responsabilidad científica. Colaboración. Superación docente y profesional. Motivadora con los valores humanos e institucionales. Vocación de servicio. Compromiso social.

REVISÓ ______________________

SUBDIRECTORES ACADÉMICOS Ing. Rubén Juárez Barrientos M. C. Ricardo Cortéz Olivera

AUTORIZÓ ____________________ DIRECTORES Ing. Ernesto Mercado Escutia Ing. Jorge Gómez Villareal

FECHA: Marzo 2006

Mecánica de Materiales III

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