IACC 2017
Proyecto Final Resistencia de materiales Jorge Góngora A.
17
Desarrollo 1. a) Para la construcción del marco de una bicicleta se deben tener en cuanta como datos básicos: Menor peso posible, metal muy resistente pero con la mayor flexibilidad posible, que pueda absorber de la mejor manera los impactos golpes que se producen en el uso de la bicicleta. Para todos estos requerimientos, debemos unificar en la búsqueda de metales, no metales o de aleaciones junto por separado. Este material por sus características debe tener un módulo elástico lo más alto posible, debe ser muy dúctil y su resistencia a la ruptura desde ser muy alto, que como consecuencia c onsecuencia debe ser una material con un alto grado de deformación elástica. b) Un metal o no metal tiene características que dan siempre ventajas y en algunos casos el mismo número o mayor de desventajas. Acero Ventajas: Alta resistencia a los golpes un modulo elástico bastante elevado,
metal dúctil, con una elevada resistencia a la tracción y ruptura, un valor accesible y facilidad de trabajar con él en frio, caliente o incluso templado, bajo costo. Acero desventajas: Alto peso para una bicicleta, poco resistente a la oxidación y
corrosión. Aluminio ventajas: Metal de baja densidad y por ende bajo peso, muy dúctil, modulo
elástico muy alto como así su resistencia a la ruptura, bajo costo, facil trabaja en frio. Aluminio desventajas: Poca resistencia a la tracción, para solda r se debe tener
expertos. Titanio ventajas: Muy alta resistencia a la tracción, ruptura y compresión, muy dúctil,
baja densidad y por ende bajo peso.
Titanio desventajas: Alto costo de obtención, material muy complejo de trabajar en
soldaduras u manipulación, manipulación, alto coeficiente para su fundición genera gases tóxicos. c) Hoy en la fabricación de bicicletas se utilizan materiales muy resistentes, livianos y dúctiles, aunque ese tipo de materiales no siempre son de bajo costo, por lo que una bicicleta profesional puede llegar a costar varios millones de pesos, esto es por uso de materiales como, aceros al carbono, aluminio, titanio, keblar, titanio entre otros.
2) a) Densidad = P=
,493
,683
4
( ℎ) =
4
(2 ∗ 20 20)) = 62,83 cm3
= 0.78 kg/m3
b) El metal es aluminio, eso se determina por que qu e su modulo elástico es alto y muy bajo para ser de acero o bronce y su fluencia y resistencia a la ruptura largos. c) Sería una fractura dúctil, dado que la curva de es amplia y extendida, por lo que es un material dúctil. d) De acuerdo a la escala de Brinell su grado de dureza seria de entre 50 a 100 HB. 3) a) En el 20% el material se encuentra en una fase totalmente solida. b) En el 40% el material esta aun totalmente solido, pero se esta iniciando su paso a el estado líquido. c) En el 60% ocurre :
66−6
= L 23%
66−4
6−4 66−4
= S 77%
d) En el 80% ya está totalmente liquido.
4) a)
E= Δ /∆
=
5 .8
= 125000 MPa
b) La línea de deformación de 0.002 mm/mm es casi idéntica a 0.0018 y por esto sería 250 MPa
c) De acuerdo a la curva del grafico la resistencia a la tracción sería de 680 Mpa que es el umbral en la curva de resistencia a la tracción.
d) De lo que la curva se puede apreciar, la resistencia a la ruptura es aproximadamente en 0.0036 mm/mm.
e) S=
4
=
4
= 78,53 m2
F=/∆ F= 660Mpa * 78,54 mm2/1000 mm/mm2 = 51,83 N 5) E= 72400Mpa * 22,5 x10−6 * 80°= 130,32 Mpa , es de aluminio el metal que tiene las resistencia mas cercana la indicada las especificaciones de 138 Mpa. 6) a) La tabla nos muestra en forma clara clara que los materiales son más resistentes en todos los ámbitos en cuanto más tratamientos sus cualidades aumentan en forma exponencial, aumenta su dureza, resistencia a la tracción y dureza. De ahí por po r ejemplo que las herramientas de corte tiene este último tratamiento templado y revivido como cuchillos o herramientas para cortar
otros metales de acero, ya que su dureza es ampliamente mayor. Solo tiene en contra que el templado es un proceso largo lo que encarece su costo. b)
Para el acero trabajado en caliente son alambres, laminas, acero en frio son usados
en moldeados mayoritariamente y templados se usan en herramientas de corte como cuchillos ya que tiene la mayor dureza que se puede obtener del acero.
Bibliografía -
IACC, Guías de contenido de la semana 1 a las semana 8 de resistencia de materiales, 2017.
