Practica-6-Mecanica-de-materiales

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Universidad Nacional Autónoma de México Facultad de 
Estudios Superiores Plantel Aragón 
 
INGENIERIA INDUSTRIAL 
 
 
CLASE “ mecánica de materiales” 
 
 
 
trabajo 
 
 
 
 
GRUPO:2804 
 
 
 
NOMBRE DE LA PROFESORA: MARTHA BERENICE FUENTES 
FLORES 
 
 
 
NOMBRE DEL ALUMNO: CORTES HERNANDEZ RICARDO 
 
 
 
 FECHA DE ENTREGA: 13 DE FEBRERO DEL 2023 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
TEMA: ENSAYO DE FATIGA EN ACERO 
 
OBJETIVO: 
- Determinar la resistencia a la fatiga del acero 
 
MARCO TEÓRICO: 
Un punto H de un eje a flexión que rota, experimenta cambios en el valor del esfuerzo flector 
𝜎 =
𝐼
𝑀𝑦
 
 
 
Describiendo una función de σ vs tiempo t (vuelta), así 
 
 
A este comportamiento se le conoce como fatiga, tal que en el momento en que el eje se 
rompe, al número de ciclos alcanzado y al esfuerzo al cual rompe, se le conoce como 
Resistencia a la fatiga S ( 𝜎 =
𝐼
𝑀𝑦
 ), obteniéndose el diagrama esfuerzo de falla por fatiga S vs 
el número de ciclos al cual rompe N 
 
EQUIPO: 
1. Calibrador pie de rey, flexómetro 
2. Probeta de acero de sección circular para fatiga 
3. Pesos de diferente valor 
4. Termómetro 
5. Máquina para ensayos de fatiga 
 
PROCEDIMIENTO: 
 
 
1. Medir la dimensión de la sección circular de la probeta de acero 
2. Medir las dimensiones AC, CD y DB del eje de la máquina 
3. Aplicar cargas en el eje de la máquina de fatiga, considerando que el peso de la 
porta pesas es 21 Kg 
4. Medir el número de revoluciones al cual rompe la probeta 
5. Medir la temperatura de la probeta al momento de la rotura 
6. Observar la sección de rotura de la probeta 
7. Hacer firmar las hojas de registro 
 
TABLA DE DATOS 
 
 
Ø (mm) Longitud 
(mm) 
RPM To (°C) Tf (°C) Peso 
(Kg) 
n vueltas 
7600 120,2 1500 22 58 24 1907 
 
 
PREGUNTAS PARA EL INFORME: 
1. Describir la observación de la sección de rotura de la probeta 
 
Al observar el método aplicado para romper la probeta, pudimos darnos cuenta 
que la rotura fue casi plana, con un pequeño pupo en el medio, ya que al estar en 
rotación a gran velocidad se somete constantemente a compresión y tracción, 
pero, no se quebró como una probeta en ensayo de tracción. 
 
2. Indicar la razón por la cual la temperatura aumenta 
 
El aumento de la temperatura se debe a la rotación y velocidad que es sometida, 
como bien dijimos se somete a procesos de compresión y tracción en pequeños 
intervalos de tiempo, lo cual hace que las secciones de tracción en las fibras 
inferiores y compresión en las fibras superiores desgasten y reduzcan la vida de 
fatiga del material, todo esto genera un trabajo el cual produce calor. 
 
 
3. Dibujar los diagramas de fuerza cortante y momento flector del eje de máquina-
probeta. 
𝑃𝑇𝑂𝑇𝐴𝐿 = 24 𝐾𝑔 
 𝑃1 = 𝑃2 = 12 𝐾𝑔 
 
➢ Diagrama de las cargas en el eje de máquina - probeta. 
 
 
 
 Σ𝑀𝑏 = 0 
 Σ𝑀𝑏 = −(𝐴𝑦)(72,9) + (12)(52,9) + (12)(19,7) = 0 
 Ay =
634,8+236,4
72,9
= 11,95 [𝐾𝑔] 
 
 Σ𝐹𝑦 = 0 
 𝐴𝑦 + 𝐵𝑦 − 24 = 0 
 By = 12,05 [𝐾𝑔] 
➢ Diagrama del esfuerzo cortante. 
 
 
 
𝑉𝑐 = 𝑉𝐴 + 𝐴𝑞|𝐴
𝐶 
 
𝑉𝐶 = 11,95 [𝐾𝑔] + 0 = 11,95[𝐾𝑔] 
𝑉𝐷 = 𝑉𝑐 − 110 + 𝐴𝑞|𝐶
𝐷 
𝑉𝐷 = 11,95 − 12 + 0 = 0,05[𝐾𝑔] 
𝑉𝐵 = 𝑉𝐷 − 1,50 + 𝐴𝑞|𝐷
𝐵 + 𝐵𝑦 
𝑉𝐵 = −0,05 − 12 + 0 + 12,05 = 0[𝐾𝑔] 
 
➢ Diagrama del Momento flector. 
 
 
 
𝑀𝐴 = 0 [𝐾𝑔 ∗ 𝑐𝑚] 
𝑀𝐶 = 0 + (11,95 )(20) = 239 [𝐾𝑔 ∗ 𝑐𝑚] 
𝑀𝐷 = 239 + (33,2)(0,05) = 240,66 [𝐾𝑔 ∗ 𝑐𝑚] 
𝑀𝐵 = 240,66 − 19.7(12,05) ≈ 0 [𝐾𝑔 ∗ 𝑐𝑚] 
Momento Máximo es: 240,66 [Kg*cm] 
 
4. Calcular el esfuerzo flector máximo de la probeta. 
 
𝑰 =
𝝅 ∗ 𝑫𝟒
𝟔𝟒
 
𝒚 =
𝑫
𝟐
=
𝟎, 𝟕𝟔
𝟐
= 𝟎, 𝟑𝟖[𝒄𝒎] 
 
𝑰 =
𝝅 ∗ (𝟎, 𝟕𝟔)𝟒
𝟔𝟒
= 𝟎, 𝟎𝟏𝟔𝟑𝟕[𝒄𝒎^𝟒] 
Diámetro M máx. Y I 
(cm) (kg-cm) (cm) (cm^4) 
0,76 240,66 0,38 0,01637 
 
 
 
➢ Punto H a compresión 
 
𝜎𝑚𝑎𝑥 =
𝑀𝑦
𝐼
 
𝜎𝑚𝑎𝑥 = −
(240,66)(0.38)
0,01637
 
𝜎𝑚𝑎𝑥 = −5586,48 [𝐾𝑔/𝑐𝑚
2] 
 
➢ Punto H a tracción 
 
𝜎𝑚𝑎𝑥 =
𝑀𝑦
𝐼
 
𝜎𝑚𝑎𝑥 =
(240,66)(0.38)
0,01637
 
𝜎𝑚𝑎𝑥 = 5586,48 [𝑘𝑔/𝑐𝑚
2] 
 
 
5. Ubicar el esfuerzo flector y el número de ciclos, sobre un diagrama (S) vs N 
(Resistencia a la fatiga vs número de ciclos) 
 
W= 1500 RPM*
1 𝑚𝑖𝑛
60 𝑠𝑒𝑔
= 25
𝑅𝑒𝑣
𝑠𝑒𝑔
 
#𝐶𝑖𝑐𝑙𝑜𝑠 = 1907 𝑐𝑖𝑐𝑙𝑜𝑠 
 
ENSAYO 
 
TRACCIÓN 
 
Solicitado por: 
 
IVAN BOHMAN C. A. 
 
Doc. de Referencia: 
 
Norma ASTM A-
370 
Orden: 
 
8048 
 
Material o elemento a 
ensayar: 
SAE 
1018 
 
Fecha de realización: 2012-04-05 
 
Tipo de Máquina: Máquina de Ensayos Universales AMSLER 
 
 
No d 
(mm) 
So 
(mm2) 
Lo 
(mm) 
Lu 
(mm) 
Fe 
(Kg) 
Fm 
(Kg) 
Re 
(Kg/mm2) 
Rm 
(Kg/mm2) 
A 
(%) 
Identificación 
 
1 12,48 122,33 50,0 60,10 6615,0 6875,0 54,1 56,2 20,2 SAE 1018 
 
d= Diámetro Lo= Longitud 
inicial 
 
Fe= Carga en la fluencia 
 
Fm= carga 
última 
 
So = Área Lu= Longitud 
final 
 
Re= esfuerzo en la fluencia 
 
Rm = esfuerzo 
último 
 
A= Alargamiento % 
 
 
𝑆𝑢 = 𝐸𝑠𝑓𝑢𝑒𝑟𝑧𝑜 Ú𝑙𝑡𝑖𝑚𝑜 𝐴𝐼𝑆𝐼 1018 = 5620 [𝐾𝑔/𝑐𝑚^2] 
𝑁 = 729,675 [𝑐𝑖𝑐𝑙𝑜𝑠] 
𝑆𝑒 ′ = 𝐿í𝑚𝑖𝑡𝑒 𝑑𝑒 𝑓𝑎𝑡𝑖𝑔𝑎 𝑑𝑒𝑙 𝑎𝑐𝑒𝑟𝑜 𝑒𝑛 ≈ 106𝐶𝐼𝐶𝐿𝑂𝑆 
 
Conclusiones. 
- Podemos concluir que el ensayo a la probeta fue un éxito, ya que el resultado de su 
punto de fluencia se acercó al esfuerzo ultimo dado por el AISI 1018, por lo tanto, el 
material debía quebrarse. 
- Al ser un material muy frágil, su resistencia no fue tan grande, por tal motivo se notó 
que no hay deformaciones plásticas considerables. 
- Este tipo de ensayos sirven para calcular la resistencia en el límite de fatiga de ejes que 
irían aplicados en maquinaria donde son sometidos a altas revoluciones por minuto, 
evitando un fallo en la pieza y un daño en la máquina. 
 
Bibliografia 
 
- Pytel, A., & Singer, F. (2008). Resistencia de materiales 4ta Edición. En A. 
Pytel, & F. Singer, Resistencia de materiales (pág. 5). México: AlfaOmega - 
Oxford University Press. 
- ESPE, U. D. (2016). Guías de Laboratorio de Mecánica de Materiales II. Sangolquí.