sesion 1- cargas combinadas

INTRODUCCIÓN AL DISEÑO DE ELEMENTOS DE MÁQUINAS

FASES DEL DISEÑO:

Ing. Juan Carlos Vives Garnique

CONSIDERACIONES DEL DISEÑO


CONSIDERACIONES DEL DISEÑO

CODIGOS Y NORMAS:Una norma o estándar es un conjunto de especificaciones para piezas, materiales o procesos establecidos, con el fin de lograr uniformidad, eficiencia y calidad especificadas.Dentro de las organizaciones que interesan principalmente a los ingenieros mecánicos electricistas son:


CODIGOS Y

NORMAS


CONSIDERACIONES DEL DISEÑO:

ESFUERZO Y RESISTENCIALa resistencia en una propiedad inherente de un elemento, propiedad integrada en la pieza debido al uso del material y a un proceso particular.

TIPO DE ACERO ASTM Sy (Kpsi) Su (Kpsi) Tamaño (hasta, in)Al Carbono A36 36 58 8Al Carbono A529 42 60 0.5De baja Aleación A572 42 60 6De baja Aleación A572 50 65 2Inoxidable A588 50 70 4De aleación Q&T A514 100 110 2.5

CONSIDERACIONES DEL DISEÑO:

ESFUERZO Y RESISTENCIAEl esfuerzo permisible es el valor reducido de la resistencia, que se utilizan en el diseño para determinar las dimensiones de elementos con tamaños establecidos de acuerdo con la resistencia.TENSIÓN: 0.45 Sy ≤ σ permisible ≤ 0.60 SyCORTE: σ permisible= 0.40 SyFLEXIÓN: 0.60 Sy ≤ σ permisible ≤ 0.75 SyAPLASTAMIENTO: σ permisible = 0.90 Sy


FACTOR DE SEGURIDAD

Es un procedimiento tan antiguo como el propio diseño de ingeniería, el factor de seguridad «n», esta definido por:


FACTOR DE DISEÑO (ɳ)

El factor de diseño «nd», esta definido por:



FACTOR DE SERVICIO (k)

• Para soporte de elevadores k= 2• Para vigas maestras de soporte de vigas puente, con cabina de

operador y sus uniones k=1.25• Para vigas maestras de soporte de grúa puente k= 1.10• Para soporte de maquinaria ligera k≥1.20• Para soporte de maquinaria de movimiento alternativo k≥1.50• Para suspensiones de pisos y plataformas k=1.33


FACTOR DE CONFIABILIDAD

• La medida estadística de la probabilidad de que un elemento mecánico no falle cuando esté en servicio se llama confiabilidad.

0 < R < 1• Si R=0.9 significa que hay 90% de probabilidades que la pieza funcione

adecuadamente sin fallar.


HERRAMIENTAS COMPUTACIONALES (FEA)

• SOLIDWORKS SIMULATION• ALGOR• ANSYS• NASTRAM

CONSIDERACIONES PARA DISEÑO

CONSIDERACIONES DE ESTUDIODISEÑO DE ELEMENTOS MECÁNICOS

PROPIEDADES MECÁNICAS

Introducción a los procesos de maquinado

EL ENSAYO DE TRACCIONEL DIAGRAMA ESFUERZO(σ) - DEFORMACION ()

CONVENCIONAL Y REALENSAYO DE TRACCIÓN

Familias de materiales

DISEÑO

PROPIEDADES FÍSICASDensidad, propiedades térmicas, eléctricas, magnética y ópticas

CARACTERÍSTICAS DE FABRICACIÓN

Síntesis del material, conformado, ejecución de uniones, acabado

PROPIEDADES SUPERFICIALESCorrosión, oxidación, fricción, desgaste

PROPIEDADES MECÁNICASRigidez, tenacidad, resistencia

mecánica, dureza, resistencia a la fatiga, fatiga térmica, resistencia a la

fluencia

PRECIO Y DISPONIBILIDAD

FUNCIÓN ESTÉTICAApariencia, textura

PROPIEDADES INTRÍNSECAS

CONSIDERACIONES

DISEÑO Y SELECCIÓN DE MATERIALES PARA EL ALA DE UN AVION

• Describa alguna de las propiedades mecánicas y físicas clave, a tomar en consideración al diseñar el material para el ala de un avión.

• SOLUCION:

1. Primero consideraremos propiedades mecánicas .

- El material debe tener alta resistencia para soportar las fuerzas que actúan sobre el ala.

- El ala también esta expuesta durante el aterrizaje y el despegue a una aplicación alternada o cíclica de fuerzas, así como a vibraciones durante el vuelo; por tanto las propiedades de resistencia a la ………………. son de importancia.

- Durante el vuelo supersónico, el ala puede llegar a ponerse muy caliente, por lo que puede resultar critica la resistencia a la …………………

2. Las propiedades físicas también son de importancia.

- Dado que el ala debe ser todo lo ligera que sea posible, el material debe tener baja……………..

- Si el ala esta expuesta a atmósfera marina, se requiere resistencia a la …………………..

- En caso de ser alcanzada por un rayo, la carga eléctrica deberá poder disiparse, a fin de evitar daños localizados; en consecuencia, el material deberá tener buena ………………

• Material a utilizar: aleaciones de aluminio.

• Hoy día , sin embargo en muchas aeronaves modernas de alto rendimiento se utilizan compuestos de matrices poliméricas reforzadas con fibra.

fatiga

Termofluencia.

Densidad.corrosión.

conductividad.

TIPOS DE CARGAS

TIPOS DE CARGAS:

Carga Axial:Tracción o

Compresión (P)

Esfuerzo Normal (σ)

• Esfuerzo Normal:


TIPOS DE CARGAS:

• Esfuerzo Cortante o Cizallamiento:

Carga Radial Vertical u horizontal:

CortanteEsfuerzo Cortante ()

TIPOS DE CARGAS:Carga Radial:

Fuerza cortante en vigas

Esfuerzo Cortante ()

TIPOS DE CARGAS:

Carga Radial:Momento Flector

Esfuerzo Normal (σ)

TIPOS DE CARGAS:

Carga Tangencial:Momento torsor

Esfuerzo Cortante ()

ESFUERZOS COMBINADOS DEBIDO A CARGAS

COMBINADAS

¿Qué son los esfuerzos

combinados?

ESFUERZO

NORMAL AXIAL

ESFUERZO

NORMAL POR FLEXION

ESFUERZO CORTANTE POR FLEXION

ESFUERZO CORTANTE POR TORSION

ESFUERZO

COMBINADOS O CARG

AS COMBINADA

S.

ESFUERZOS COMBINADOS: Flexión y Axial

CARGAS COMBINADAS: Estado de tensiones en un punto.

CARGAS COMBINADAS: Orientación de esfuerzos máximos.

CARGAS COMBINADAS: Esfuerzos principales.

CARGAS COMBINADAS: Esfuerzos principales

Ejercicio: Vigas (CARGAS COMBINADAS).

EX. ENTRADA

10 KN

Determine en la estructura lo siguiente:- Fuerzas (DCL)

- Momentos (DIAGRAMA)- Esfuerzos

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