RESISTENCIA DE MATERIALES RESISTENCIA DE MATERIALES

Procesos de Fabricación I. Guía 1 1
RESISTENCIA DE
MATERIALES
Resistencia de Materiales. Guía 4
Tema:
PRUEBAS
APLASTAMIENTO
DE
CIZALLAMIENTO
Y
1
DE
Objetivos
Específico
Al finalizar la práctica el alumno será capaz de:
a)
Identificar cuando un material está sometido a esfuerzos cortantes
b)
Determinar la resistencia al cortante de los materiales ensayados
c)
Identificar cuando un material está sometido a esfuerzos de aplastamiento
d)
Determinar los efectos de los esfuerzos de aplastamiento.
Marco Teórico
Es
frecuente
que
las
piezas
en
servicio
se
encuentren
sometidas
a
esfuerzos
cortantes, como las partes unidas por pernos (empernadas) y láminas unidas por
remaches (remachadas). Si se dan fuerzas que tiendan a que se deslicen las láminas
remachadas una con respecto a otra, tendremos esfuerzos cortantes tanto en la
lámina como en el remache o perno, también se generarán esfuerzos de aplastamiento
(esfuerzos de apoyo). El agujero en la lámina es un concentrador de esfuerzos y si
la lámina está sujeta a fatiga (esfuerzos que se están modificando en el tiempo)
como en el caso de carrocerías de vehículos o fuselajes de avión, el daño se va
acumulando y con el tiempo aparecen pequeñas grietas imperceptibles que se agrandan
hasta poner en peligro la estructura.
Para calcular el esfuerzo cortante dividimos la fuerza cortante V (o P) entre el
área en cortante A, es decir:
= V/A, en el caso de esta prueba, el área en
cortante es dos veces el área transversal de la pieza, tal como se muestra en la
segunda figura.
Fig 1 a
Fig 1 b
Resistencia de Materiales. Guía 4
Fig 2 a
2
Fig 2 b
En las figuras la fuerza cortante es P (muchas veces llamada V) y el área en
r2, por tener sección circular.
cortante vendría dada por A =
En la siguiente figura observamos un perno que ha fallado por esfuerzos cortantes.
Fig. 3
Otro tipo de esfuerzos importantes que se dan en las piezas antes mencionadas son
los esfuerzos de aplastamiento (conocidos como esfuerzos de apoyo), este es un
esfuerzo
de
compresión
entre
dos
áreas,
tal
como
se
muestra
en
las
figuras
siguientes.
Fig. 4 a
Fig. 4 b
Para calcular el esfuerzo de aplastamiento, es necesario identificar el área que
está sometida al aplastamiento, en la figura observamos que el área sometida a
aplastamiento es τd, por lo tanto el esfuerzo de aplastamiento es:
aplastamiento
tenderá
a
aumentar
el
área
adelgazar la lámina por la región lateral.
de
contacto,
pero
b
también
= P/td. El
tenderá
a
Resistencia de Materiales. Guía 4
3
Descripción del ensayo
Material y equipo:
Máquina de ensayo METROCOM
Muestras de materiales
Calibrador vernier
Tablas
Tabla 1: Ensayo de cizallamiento
Material
Dimensiones
iniciales
Fuerza
(N)
aplicada
Esfuerzo
MPa
de
corte:
Tabla 2. Investigación efectuada. Anexar fuentes consultadas y ejemplo de cálculo
Material
Esfuerzo
(MPa)
de
corte
Fuerza
falla
calculada
para
la
Tabla 3. Ensayo de aplastamiento
Material
Dimensiones
iniciales
Dimensiones
finales
Fuerza
máxima
aplicada (N)
Esfuerzo máx.
de apoyo. MPa
Resistencia de Materiales. Guía 4
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Tabla 4: Descripción de la falla por aplastamiento
Material
Tipo y
falla
descripción
de
la
Comentarios
NORMAS GENERALES Y DE SEGURIDAD EN EL LABORATORIO: Se respetarán lo consignado en
la guía de laboratorio 1.
Nota: Antes de retirarse del local, deberá proporcionarle a su instructor una copia
de las mediciones efectuadas.
Procedimiento
Procedimiento para realizar
ensayos en la maquina universal de ensayos METROCOM.
Se seguirán las mismas indicaciones dadas en el laboratorio 2.
Nota: Antes de retirarse de local, entregar una copia de las mediciones a su
instructor.
ELABORACIÓN DEL INFORME DE LABORATORIO
1)
Reporte las dimensiones finales de las probetas elaborando las tablas y
gráficas que considere relevantes.
2)
Elabore las conclusiones del ensayo, enfatizando en los aspectos relevantes
de la experiencia, tome en cuenta los objetivos del laboratorio.
3)
Investigar la resistencia al corte y de apoyo de los materiales ensayados en
el laboratorio.
Resistencia de Materiales. Guía 4
5
Cuestionario para informe 3.
1.- Mencione tres partes de un equipo que le señale su instructor donde se den
fuerzas cortantes, anexe fotos.
2.-
Indique
la
importancia
de
conocer
los
esfuerzos
provocados
por
estas
condiciones sobre las piezas mencionadas anteriormente.
3.- ¿Qué fenómenos que ponen en peligro la máquina o dispositivo se producen en
piezas solicitadas de esta forma?
4.- Mencione algunas formas de saber si una pieza podría fallar (o detectar la
falla antes de que hayan consecuencias serias).
5.- Investigue la relación que existe entre resistencia al corte de un material con
la resistencia a la tensión, resistencia a la fluencia, con la dureza y con la
ductilidad del material.
Cuestionario para informe 4.
1.- Mencione tres partes de un equipo que le señale su instructor donde se den
fuerzas de apoyo, anexe fotos.
2.-
Indique
la
importancia
de
conocer
los
esfuerzos
provocados
por
estas
condiciones sobre las piezas mencionadas anteriormente.
3.- ¿Qué fenómenos que ponen en peligro la máquina o dispositivo se producen en
piezas solicitadas de esta forma?
4.- Mencione algunas formas de saber si una pieza podría fallar (o detectar la
falla antes de que hayan consecuencias serias).
5.- Investigue la relación que existe entre resistencia al aplastamiento de un
material con la resistencia a la tensión, resistencia a la fluencia, con la dureza
y con la ductilidad del material.
Referencias
1. Ferdinand P.Beer y otros, Mecánica de Materiales,
México, 2010
5a. Ed. McGraw - Hill,
2. Madhjukar Vable. Mecánica de materiales, primera edición, Oxford university
press, México 2002
3. Avner, S. (1988) Metalurgia Física, México D.F. McGraw-Hill. 2ª edición
4. Smith,
William
F.
(2006)
Fundamentos
de
la
Ciencia
e
Ingeniería
de
materiales, México, México. McGraw-Hill, 4a. Edición
5. Askeland,
D.
R.,
Phulé
P.
P.
(2003)
La
ciencias
materiales, México, D.F. Thomson, Cuarta edición.
e
Ingeniería
de
los
Resistencia de Materiales. Guía 4
6
6. Neely, J. E., Kibbe, R.R. y García Diaz, R. (1992) Materiales y Procesos de
Manufactura.
México D. F. Limusa.
7. www.steel.org/
8. www.sae.org/
9. www.astm.org/
10. www.matweb.com/
11. http://asminternational.org
Hoja de cotejo para laboratorio 3
Aspecto a evaluar:
Puntaje
obtenido/Puntaje
máximo
Portada, letra Times New Roman 12. Contiene
Logotipo de la institución, Nombre del tema,
Nombres de los autores, fecha de entrega. Todas las
partes deberán ser legibles. Nombre archivo: Lab 3,
equipo X.
Requisito
Objetivos
máximo)
Requisito
y
Procedimiento
abreviado
(1
página
Mediciones efectuadas, reportadas según el criterio
de cifras significativas, Tabla 1.
/15
Cálculos de tabla 1
/15
Tabla 2 según investigación efectuada en libros,
revistas, sitios web y otros (al menos en 3 sitios
confiables), citar fuentes
/20
Discusión y recomendaciones
/15
Cuestionario
10
Conclusiones:
Comparación
de
los
resultados
experimentales con lo reportado en libros o sitios
confiables (éstos se tomarán como los valores
teóricos), indicar si se lograron los objetivos o
no y porqué. Si fuera insuficiente la información
para hacer las comparaciones, indicar las fuentes
consultadas, a fin de que la nota no sea afectada.
Anexe las fotos, videos y esquemas necesarios
/25
Demuestra actitud de colaboración y respeto con el
grupo
Requisito
La ortografía debe ser impecable. La redacción debe
ser clara y concisa.
/5
No lleva gabacha (individual)
-
10
Cálculos erróneos
-
10
No lleva guía de laboratorio (individual)
-
10
No
colabora
(individual)
-
10
o
se
comporta
indebidamente
T
TOTAL
100
Comentarios
Resistencia de Materiales. Guía 4
7
Hoja de cotejo para laboratorio 4
Aspecto a evaluar:
Puntaje
obtenido/Puntaje
máximo
Portada, en Times New Roman 12. Contiene Logotipo
de la institución, Nombre del tema, Nombres de los
autores, fecha de entrega. Todas las partes deberán
ser legibles. Nombre archivo: Lab 4, equipo X.
Requisito
Objetivos
máximo)
Requisito
y
Procedimiento
abreviado
(1
página
Mediciones efectuadas, reportadas según el criterio
de cifras significativas, Tabla 3.
/10
Cálculos de tabla 3
/15
Tabla 4
/15
Investigación efectuada en libros, revistas, sitios
web y otros
(al menos en 3 sitios confiables),
citar fuentes
/15
Discusión y recomendaciones
/15
Cuestionario
/10
Conclusiones:
Comparación
de
los
resultados
experimentales con lo reportado en libros o sitios
confiables (éstos se tomarán como los valores
teóricos), indicar si se lograron los objetivos o
no y porqué. Si fuera insuficiente la información
para hacer las comparaciones, indicar las fuentes
consultadas, a fin de que la nota no sea afectada.
Anexe las fotos, videos y esquemas necesarios.
/15
Demuestra actitud de colaboración y respeto con el
grupo (individual)
Requisito
La ortografía debe ser impecable. La redacción debe
ser clara y concisa (equipo)
/5
No lleva gabacha (individual)
-
10
Cálculos erróneos (equipo)
-
10
No lleva guía de laboratorio (individual)
-
10
No
colabora
(individual)
-
10
o
se
comporta
indebidamente
T
TOTAL
Comentarios
100
El alumno deberá respetar la normas de seguridad del laboratorio, si hay violación
a estas normas, el instructor podrá expulsar de la sesión al infractor, conllevando
a la perdida de la nota de esa sesión, sin posibilidad de solicitarla diferida.
Resistencia de Materiales. Guía 4
Guía 4-5: CIZALLAMIENTO - APLASTAMIENTO
Hoja de cotejo:
Alumno:
Máquina No:
Docente:
GL:
4-5
1
Fecha:
EVALUACION
%
1-4
5-7
CONOCIMIENTO
20%
Conocimiento
deficiente de
los fundamentos
teóricos
Conocimiento y
explicación
incompleta de
los fundamentos
teóricos
APLICACIÓN
DEL
CONOCIMIENTO
15%
Aplicación
deficiente de la
simbología
Uso deficiente
de los
accesorios
solicitados
Aplicación
deficiente de
las normas de
seguridad
Resultados de la
práctica son
deficientes
No tiene actitud
proactiva.
Aplicación
incompleto de la
simbología
Uso incompleto
de los
accesorios
solicitados
Aplicación
incompleta de
las normas de
seguridad
Resultados de la
práctica son
buenos
Actitud
propositiva y
con propuestas
no aplicables al
contenido de la
guía.
Demuestra
regulares
valores
profesionales
15%
15%
15%
ACTITUD
10%
10%
TOTAL
100%
Demuestra pocos
valores
profesionales
8-10
Conocimiento
completo y
explicación
clara de los
fundamentos
teóricos
Aplicación
excelente de la
simbología
Uso excelente de
los accesorios
solicitados
Aplicación
excelente de las
normas de
seguridad
Resultados de la
práctica son
excelentes
Tiene actitud
proactiva y sus
propuestas son
concretas.
Demuestra buenos
valores
profesionales
Nota
8