proyecto final resistencia materiales

Proyecto final Emol Soto Alfaro Resistencia de los materiales Instituto IACC 15 de enero de 2018

Desarrollo INSTRUCCIONES:

Responda las preguntas ue se entregan a continuaci!n" en el caso de utili#ar informaci!n tomada de li$ros o paginas %e$ de fuentes &alidas" no ol&ide colocar la respecti&a referencia  $i$liogr'fica( 1( En relaci!n a la selecci!n de materiales para la fa$ricaci!n de un cuadro de $icicleta )como el de la imagen*+

a* ,encione cuales son los factores y reuerimientos a tomar en cuenta en el dise-o del cuadro de una $icicleta de monta-a( Respuesta( .os factores principales y reuerimientos ue se necesitan p ara el dise-o y la fa$ricaci!n de un marco de $icicleta" son como por e/emplo tener alta resistencia a golpes" pero tam$in tener una flei$ilidad adecuada para no producir el uie$re o rotura del marco( Para esto se tra$a/ara en con/unto tanto con materiales met'licos como no met'licos" y as o$tener un producto resistente a la ruptura pero d3ctil y un m!dulo de el'stico ele&ado(

 $* 4omando en cuenta ue el acero" el aluminio y el titanito se an empleado como los metales principales en la estructura de una $icicleta" determine las principales &enta/as y des&enta/as de cada uno de ellos( Respuestas(

6enta/as+ ele&ada resistencia a golpes"

Acero Des&enta/as+ resistencia a la corrosi!n y

 presenta una resistencia a la tracci!n y

oidaci!n $a/simo" peso ele&ado para

ruptura $ueno" costos $a/os" utili#ar en

fa$ricaci!n de $icicleta(

tra$a/os en frio muy recomendado(

6enta/a+ $a/o peso" tra$a/o en frio

Aluminio Des&enta/as+ $a/a resistencia a la tracci!n(

recomendado" ele&ada ductilidad y costos  $a/os( 4itanio 6enta/a+ $a/o peso" resistencia a la ruptura Des&enta/a+ comple/o al momento de y tracci!n ele&ada

soldar" costo ele&ado" manipulaci!n  peligrosa(

c* .as $icicletas modernas se fa$rican con materiales compuesto a&an#ados( ,encione tres materiales compuesto especficos empleados en la estructura de un a $icicleta y epliue  por u se utili#an dicos materiales( Respuesta( 7oy en da" la construcci!n de las $icicletas se a transformado en una inno&aci!n" ya ue su peso a disminuido muco" su resistencia an aumentado" as tam$in sus costos" es  por ende los materiales ue se fa$rican son especficos y difcil de o$tener" como por e/emplo titanio" 9e$lar" aceros al car$ono" aluminio" etc( 2( A una $arra cilndrica met'lica de 2 cm di'metro y de 20 cm de largo se le ace un ensayo de tracci!n" o$tenindose el siguiente gr'fico+ A partir de la informaci!n o$ser&ada" determine" /ustificando cada una de sus respuesta" lo siguiente+ a* .a densidad del material" si la masa de la $arra es de :;< gramos( Respuesta( Densidad =

=

= >2"8< cm<

P=

= 0(?8 9g@m<

 $* Si la $arra est' ela$orada con $ronce" acero o aluminio( Respuesta(

Claramente se puede &er ue es el aluminio" ya ue se aprecia su modulo el'stico alto" lo cual para el $ronce y el acero es muy $a/o( Adem's su resistencia a la ruptura alargado( c* u tipo de fractura espera ue tenga el material( Respuesta( .a fractura ue se espera en el material es de tipo d3ctil" por el tipo de cur&a ue se demuestra en el gr'fico( d* Cu'l es la dure#a Brinell aproimada de la $arra( Respuesta( Seg3n los ,Pa ue se demuestra en el grafico la dure#a de Brinell" seria aproimadamente entre ?0 a 120 7B( <( $ser&e el siguiente diagrama de fases de la cer'mica ,ge+ A partir de los datos del diagrama" determine las fases  presentes" la composici!n de cada fase y la cantidad de cada fase en )F* para las siguientes cer'micas a 2000GC+ a* ,g20Fe+ el material esta en fase solida 100F  $* ,g:0Fe+ el material est' en fase s!lida" pero a punto de entrar en fase liuida( c* ,g>0Fe+ d* ,g80Fe+ el material esta completamente en fase liuida(

:( Dada la cur&a del siguiente gr'fico+ .uego" determine+ a* El m!dulo elasticidad( Respuesta(

 $* .a resistencia a la fluencia compensada para una deformaci!n del 0"002( Respuesta( c* .a resistencia a la tracci!n( Respuesta(

d* Deformaci!n asta la ruptura( Respuesta( e* .a carga m'ima ue puede soportar una pro$eta cilndrica con un di'metro original de 10 mm( Respuesta(

f* El cam$io en la longitud de una pro$eta originalmente de longitud 250 mm" la cual es sometida a una tracci!n de 5?5 ,Pa( Respuesta( 5( .os etremos de una $arra cilndrica de 10 mm de di'metro y 200 mm de largo se colocan entre soportes rgidos en una estructura( Considerando ue la $arra se encuentra li$re de tensiones a una temperatura am$iente de 20GC y ue al enfriar a la temperatura de operaci!n de >0GC" la estructura solo puede soportar un esfuer#o trmico m'imo de 1<8 ,Pa" entonces Hcon cu'l material de$era fa$ricarse la $arra Seleccione el material adecuado" re&isando la siguiente ta$la" donde se muestran las especificaciones de cada uno de ello( Argumente adecuadamente su respuesta(

Respuesta(

De$ido a este calculo la aleaci!n de aluminio es la ue m's se aseme/a al esfuer#o m'imo  permitido" ya ue los otros se pasan del lmite dado )1<8 ,Pa*

>( Dado los siguientes &alores para las propiedades de un acero tipo :1:0+

Indiue+ a* .as ra#ones por las cuales ocurren los cam$ios en la resistencia a la tracci!n" el esfuer#o de fluencia y la dure#a del material dependiendo del tipo de tratamiento( Respuesta( Estos cam$ios ocurren" por los tipos de tratamientos ue se le reali#an al material en este caso a un tipo de acero :1:0" gracias a los tratamientos ue se acen en el material" este gana o a-aden cualidades tales como mayor dure#a" la resistencia se ele&a y el esfuer#o de fluencia aumenta( Es por esto ue algunos materiales se les e/ecutan &arios tratamientos" como el de tra$a/o en frio para luego reali#ar el templado y re&enido para aumentar sus propiedades de resistencia a la tracci!n y dure#a y esto ace ue el material sea me/or ue los otros y as poder satisfacer la necesidad ue se le reuiera(

 $* ,encione un e/emplo de aplicaci!n industrial para cada uno de los tratamientos indicados( Respuesta( Para el tra$a/o en caliente" se encuentra la fa$ricaci!n de formas con el material" si fuera un acero" se puede acer un $alde( En el tra$a/o en frio" se encuentra la fa$ricaci!n de  perfiles" laminas" etc( y para el templado y re&enido" puede ser el e/emplo de las erramientas de corte" la cual tienen una mayor resistencia a la tracci!n y dure#a( ?( Para los siguientes mecanismos de deterioro am$iental de los materiales" complete la siguiente ta$la+

E/emplo de oidaci!n

idaci!n de metales El material es epuesto a elementos eternos" tales como la temperatura" luidos" etc( Se puede apreciar cuando

,ecanismo de

de/amos un acero com3n a la intemperie y luego llue&e El oigeno de este caso del agua se transporta acia el

oidaci!n(

metal" la cual no tiene protecci!n y as logra la reacci!n de

Efecto de la oidaci!n

la oidaci!n( Pasa a ser positi&o" por la perdida de electrones ue

so$re el metal(

 produce la oidaci!n" esto se puede apreciar en el metal ya

E/emplo de corrosi!n

ue cam$ia su color y su tetura( Corrosi!n El material se encuentra epuesto al entorno )medio am$iente* el cual per/udica su condici!n( Como por

4ipo de corrosi!n

e/emplo una estructura de fierro cerca de la orilla del mar( Eisten tres tipos de corrosi!n la corrosi!n acuosa" la

Efecto de la corrosi!n

corrosi!n gal&'nica y la corrosi!n reducci!n gaseosa( Produce un cam$io en sus propiedades" como el cam$io de

so$re el material

tetura" color y perdida de resistencia a la tracci!n y dure#a(

E/emplos de degradaci!n

Degradaci!n de polmeros Este material se &e per/udicado por cam$ios de temperatura esencialmente" producidos por el entorno o por acci!n del om$ro( Jn e/emplo sera una ca-era de P6C la cual

4ipo de degradaci!n

transporta un luido con ele&ada temperatura( Eisten &arios tipos de degradaci!n umica" mec'nica"

Efectos de la

trmica" etc( Este al igual ue mucos tienden a perder propiedades"

degradaci!n so$re el

como ductilidad" resistencia a la tracci!n" se produce un

material

cam$io de color" en&e/ecimiento de la pie#a"

E/emplo de desgaste

deformaciones" etc( Desgaste .os desgaste pueden ser causados por la acci!n del om$re o tam$in por la acci!n de la naturale#a" un e/emplo cuando se opera un cilindro en un am$iente arenoso" la arena se interpone entre el &'stago y el cuerpo del cilindro" en el funcionamiento al tiempo producir' un desgate en el &'stago" por la operaci!n ue ace un cilindro )entrar

4ipo de desgaste

&'stago y salir &'stago* Eisten estos tipos de desgaste desgaste a$rasi&o )e/emplo

Efectos del desgaste

anterior*" desgaste adesi&o y desgaste por erosi!n liuida( .os desgaste producen &arios defecto en un material" puede

so$re el material

ser rayado de la pie#a" desgaste de componente de un euipo" modificaci!n de teturas del material" etc( Bi$liografa Contenido de la semana KG1 al KG8 Recursos adicionales

Internet(