practica 4 esfuerzos

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PRACTICA No. 3 “PROBLEMA DE ESFUERZOS (MESA)”.
DISEÑO ASISTIDO POR COMPUTADORA.
ALUMNOS: 
SEMESTRE 8
DOCENTE:
GONZALEZ VARGAS LUIS AMADO.
Cd. Lerdo, Dgo.
Introducción
Se analiza el estudio de un problema el cual consiste en calcular el factor de seguridad para el esfuerzo a la cadencia y el esfuerzo último de un prototipo de mesa circular la cual se sostiene sobre un tubo de aluminio, la mesa es sometida a una carga en la orilla de la mesa.
Se realizan los cálculos correspondientes de forma manual antes de realizar un estudio de forma simulada por medio del software SolidWorks.
MARCO TEORICO.
Momento.
En general, tal como decíamos, una fuerza intenta provocar un desplazamiento o deformación en el cuerpo sobre el que se aplica. La estructura tratará de impedir el movimiento o la deformación, contraponiéndole una fuerza del mismo valor (módulo), misma dirección y de sentido contrario. (Es lo que nos dice la tercera ley de Newton). Sin embargo en muchas ocasiones el punto de aplicación de la fuerza no coincide con el punto de aplicación en el cuerpo. En este caso la fuerza actúa sobre el objeto y su estructura a cierta distancia, mediante un  elemento que traslada esa acción de esta fuerza hasta el objeto.
A esa combinación de fuerza aplicada por la distancia al punto de la estructura donde se aplica se le denomina momento de la fuerza F respecto al punto. El momento va a intentar un desplazamiento de giro o rotación del objeto. A la distancia de la fuerza al punto de aplicación se le denomina brazo.
Matemáticamente se calcula mediante la expresión
Siendo F la fuerza en Newton (N), d la distancia en metros (m) y M el momento, que se mide en Newton por metro (Nm).
Esfuerzo a la cedencia.
Es el esfuerzo al cual la deformación plástica se hace importante. En los metales, es por lo general el esfuerzo requerido para que las dislocaciones se deslicen. El esfuerzo de cedencia es, por tanto, el esfuerzo que divide los comportamientos elástico y plástico de un material. Si se desea diseñar un componente que no se deforme plásticamente, se debe seleccionar un material con un límite elástico elevado, o fabricar el componente de tamaño suficiente para que la fuerza aplicada produzca un esfuerzo que quede por debajo del esfuerzo de cedencia.
Esfuerzo de cedencia convencional.- en algunos materiales, el esfuerzo al cual el material cambia su comportamiento de elástico a plástico no se detecta fácilmente. En este caso, se determina un esfuerzo de cedencia convencional figura 3a. Se traza una línea paralela a la porción inicial de la curva esfuerzo-deformación, pero desplazada a 0,002 plg/plg (0,2%) del origen. El esfuerzo de cedencia convencional de 0,2% es el esfuerzo al cual dicha línea interseca la curva esfuerzo-deformación. En la figura 3ª, el límite elástico convencional de 0,2% para el hierro fundido gris es de 40000 psi.
ESFUERZO ÚLTIMO
Se denomina esfuerzo ultimo a la máxima tensión que un material puede soportar bajo tensión antes de que su sección transversal se contraiga de manera significativa.1​2​
La tensión de rotura se obtiene por lo general realizando un ensayo de tracción y registrando la tensión en función de la deformación (o alargamiento); el punto más elevado de la curva tensión-deformación es la tensión de rotura. Es una propiedad intensiva; por lo tanto su valor no depende del tamaño de la muestra, sino de factores, tales como la preparación, la presencia o no de defectos superficiales, y la temperatura del medioambiente y del material.
Las tensiones de rotura rara vez son consideradas en el diseño de elementos dúctiles, pero sin embargo son muy importantes en el diseño de elementos frágiles. Las mismas se encuentran tabuladas para los materiales más comunes tales como aleaciones, materiales compuestos, cerámicos, plásticos, y madera.
La tensión de rotura es definida como una tensión que se mide en unidades de fuerza por unidad de área. Para algunos materiales no homogéneos se la indica como una fuerza o una fuerza por unidad de espesor. En el sistema internacional, la unidad es el pascal (Pa) (o un múltiplo del mismo, a menudo el megapascal (MPa), utilizando el prefijo Mega); o, equivalente al Pascal, Newton por metro cuadrado (N/m²).
CASO PRÁCTICO.
 
DATOS:	
· De: 170mm	
· Di: 163mm
· Dm: 2200m
· sy: 145Mpa 
· su: 241Mpa
CALCULOS MANUALES.
· Fuerza 
Carga: 135kg N:9.81	
	F:135kg*9.81m/s2
	F: 1324.35
· Area 
A:3.1416/4(De2-di2)
A:0.7853(0.17m2-0.163m2)
A:0.00183m2
Ga: f/a: (135)(9.81)/0.00183:723688.52
Ga:7.23x10 n/m2
Ga:0.723Mpa
· Momento
M: (1324.32N)(1.1)
M:1456.785N-m
Gb: M/(Iz/c)
Iz: momento de inercia del área 
Iz: 3.1416/4(0.085al4-0.0815al4)
Iz:6.347X 10al 6m4
· Fuerza flexor
Gb: M.C/Iz: (1456.78N-m)(0.085m)/6.347X10al-6m4: 19.50x50al6
Gb: 19.50 Mapa
· Factor de seguridad
Gmax = -19.5 +(0.723) = 20.233Mpa
Gmax = 19.5 – 0.723 = 18.777 Mpa 
Fs:s / Gmax = 145 Mpa / 20.223 Mpa = 7.17
Fs: su / Gmax = 241 Mpa / 20.223 Mpa = 11.91
	
SIMULACIÓN EN SOLIDWORKS.
1. Crear diseño del tubo que sostiene la mesa en el software Solidworks.
En primera parte se selecciona el plano planta se dibujan 2 círculos 
Se dibuja los círculos y se aplica la operación “Extruir”, 
2. Insertar líneas de partición.
Creamos un nuevo croquis en la vista lateral del tubo.
Dibujamos una línea en el centro del tubo, desde el punto inferior hasta el superior.
En la pestaña “Operaciones”, en el icono de “Curvas” seleccionamos la opción de “Línea de partición.
Se edita la operación.
3. Simulación
Se habilita el complemento de Solidworks Simulation y se inicia un nuevo estudio estático.
 
Se aplica un nuevo material al tubo que se diseñó. (Aluminio 6061).
En la pestaña de Sujeciones, aplicamos una nueva sujeción de geometría fija en la base del tubo.
Se procede a aplicar una nueva carga en la pestaña de Asesor de cargas, seleccionando la opción de “carga masa/remota”.
Se edita la operación.
 
En la pestaña de Estudio, seleccionamos la opción de crear malla y creamos la malla para el estudio.
Verificamos la calidad en el mallado de la pieza.
Si el índice es menor de 5 quiere decir que el mallado es correcto.
4. Ejecutamos el estudio.
 
5. Análisis de resultados.
Tensiones.
 
Listar valores.
Posteriormente se hace un listado selección 
CONCLUSIONES.
En la práctica se desarrollan habilidades con respecto al cálculo de tensiones y esfuerzos en objetos sometidos a distintas fuerzas, en este caso una mesa. 
Se comparan los resultados obtenidos en la simulación con los resultados que obtuvimos manualmente, observando que ambos coinciden o al menos la diferencia es relativamente mínima en los resultados, solamente decimas las cuales no marcan una diferencia notoria.
Se desarrollan habilidades para aumentar el control y conocimiento acerca del software solidworks y el análisis de problemas.
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PRACTICA No. 3 “
PROBLEMA DE 
ESFUERZOS (MESA)”.
 
 
DISEÑO ASISTIDO POR COMPUTADORA.
 
 
ALUMNOS: 
 
 
SEMESTRE 8
 
 
DOCENTE:
 
 
GONZALEZ VARGAS LUIS AMADO.
 
 
 
Cd. Lerdo, Dgo.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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ESFUERZOS (MESA)”. 
 
DISEÑO ASISTIDO POR COMPUTADORA. 
 
ALUMNOS: 
 
SEMESTRE 8 
 
DOCENTE: 
 
GONZALEZ VARGAS LUIS AMADO. 
 
 
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