Apuntes de clase

 La teoría de fallas de materiales es la ciencia de predecir las condiciones bajo las cuales los materiales sólidos fallan bajo la acción de cargas externas. La falla de un material generalmente se clasifica en falla frágil ( fractura ) o falla dúctil ( fluencia ). Dependiendo de las condiciones (como temperatura, estado de tensión, tasa de carga), la mayoría de los materiales pueden fallar de manera frágil, dúctil o ambas. Sin embargo, para la mayoría de las situaciones prácticas, un material puede clasificarse como quebradizo o dúctil. Aunque la teoría del fracaso ha estado en desarrollo durante más de 200 años, su nivel de aceptabilidad aún no ha alcanzado el de la mecánica continua. En términos matemáticos, la teoría de fallas se expresa en forma de varios criterios de falla que son válidos para materiales específicos. Los criterios de falla son funciones en el espacio de tensión o deformación que separan los estados "fallidos" de los estados "no fallidos". Un...

Estructuras de ingeniería   1. Armaduras, las cuales están diseñadas para soportar cargas y por lo general son estructuras estacionarias que están totalmente restringidas. Las armaduras consisten exclusivamente de elementos rectos que están conectados en nodos localizados en los extremos de cada elemento. 2. Armazones, los cuales están diseñados para soportar cargas, se usan también como estructuras estacionarias que están totalmente restringidas. los armazones contienen por lo menos un elemento sujeto a varias fuerzas. 3. Maquinas, las cuales están diseñadas para transmitir y modificar fuerzas, son estructuras que contienen partes en movimiento . Las máquinas, al igual que los armazones, siempre contienen por lo menos un elemento sujeto a varias fuerzas.   Armaduras Es un montaje de elementos delgados y rectos que soportan cargas principalmente axiales(de tension y compresión ) en esos elementos.Los elementos que conforman la armadura,se unen en sus puntos e...

 Generalmente se dice que las vigas son miembros que soportan cargas transversales. Se usan generalmente en posición horizontal y quedan sujetas a cargas por gravedad o verticales Entre los muchos tipos de vigas cabe mencionar las siguientes: viguetas, dinteles, vigas de fachada, largueros de puente y vigas de piso. Las viguetas son vigas estrechamente separadas para soportar los pisos y techos de edificios; los dinteles se colocan sobre aberturas como puertas y ventanas. Las vigas de fachada soportan las paredes exteriores de edificios y también parte de las cargas de los pisos y corredores.  Los tipos de viga son : 1.        Simplemente soportado (mínimo 2 apoyos]) 2.        Viga cantiliver (1 apoyo empotrado) 3.        Viga con cargas o peso fuera de la viga.   Conversión de los sentidos.   ·          Si encontramos cargas c...

  La torsión es el torcimiento de un objeto, causado por un momento actuando sobre ele je longitudinal del objeto. La torsión se un tipo de deformación que sufren los materiales al aplicar alguna fuerza y el momento que tienden a causar la torsión es llamado torque.  Suponiendo que contamos con un tubo en el cual la deformación que le aplica es de forma de torsión, el tubo se comportara de la siguiente manera: Podemos observar que se está deformando con dirección a las manecillas del reloj pero si nos percatamos, la deformación no se plica al eje X ya que el tubo al ser asimétrica no causa una deformación. En la siguiente imagen se comprende un poco mejor este momento, por ejemplo abajo contamos con una barra cuadrada la cual se deforma totalmente al ser una pieza que no es asimétrica. La relación que hay con la deformación de la pieza y el punto de referencia se conoce como phi o Angulo theta que será el ángulo de torsión. Si analizamos el mismo tubo pero en un área mas concr...

La Relación de posición es una propiedad de los materiales que es muy importante ya que nos da información que es cave, sobre como los diferentes materiales se deforman bajo una carga.   Un ejemplo de la relación de posición es una pequeña banda, por ejemplo si estiramos en relación con su longitud esta obviamente se alargara pero es intuitivo que al mismo tiempo esta se hará mas delgada. Usando la relación de posición podremos consultar cuanto mas delgada se va aponer de acuerdo a la fuerza que se le aplique. El rango teórico resulta muy útil para determinar la relación de posición de los materiales este va de -1 a 0,5. En la practica la mayoría de los materiales tiene una relación de posición que va entre 0 y 0.5. La mayoría de los materiales cuentan con una relación de posición de 0.3. La barra roja representa la mayoría de los materiales que al sufrir una fuerza de tracción estos tienden a estirarse. La barra azul representa materiales que tienen un relación de posición igu...

  El módulo de Young es una de las 3 constantes elásticas junto con los módulos de rigidez y compresibilidad, estos módulos se usan para describir como se deforma un material al aplicarse una carga Una prueba de tensión consiste en tomar una pieza y estirarla a lo largo de su longitud NOTA: La prueba termina cuando el material se quiebra   Es importante mencionar la ley de Hooke que nos de la relación entre la tensión y el alargamiento en la región elástica lineal. La proporción entre tensión y alargamiento es el módulo de Young, también conocido como modulo de elasticidad que se denomina con la letra E. La unidad convencional estadounidense es en PSI y en el sistema internacional es el Pascal   Nivel atómico podemos describir el módulo de Young como pequeños resortes capaz de resistir una fuerza aplicada, justamente como en la siguiente imagen.   La importancia de este módulo de Young es muy alta, debido a que podemos seleccionar adecuadamente el m...

El vídeo de “more stress” nos ayuda a introducirnos a la materia en curso ya que abarca conceptos muy sencillos y fácil de entender y con la ayuda de imágenes las cuales presentan una simulación de como es que debemos analizar los problemas de estrés en piezas como cilindros, barras, vigas y entre otras.  Estrés y tensión son conceptos fundamentales que se usan para descubrir cómo responde un cuerpo a cargas externas. A continuación se presenta un ejemplo de una barra cargada, en esta barra la fuerza que se la aplica es de forma axial. Por otro lado el concepto de estrés es una cantidad que describe la distribución de fuerzas internas dentro de un cuerpo, el estrés es una medida de la fuerza fuerza interna por unidad de área y tambien tiene unidades de Newtons por metro cuadrado, esto en el sistema internacional. O bien también lo podemos encontrar expresado como libras por pulgada cuadrada esto en unidades estadounidense . NOTA: Las tensiones permiten predecir cuando un objeto fal...

  En el vídeo de esfuerzo se nos explica el análisis que demos seguir si queremos obtener el valor de cuanto se deforma una pieza o material. Es muy interesante el tema de esfuerzo ya que personalmente no tenia conocimiento de que se trata y cuales pueden ser los beneficios si se realiza un análisis . Como se puede apreciar en la siguiente imagen, se está realizando una simulación en la cual consiste en estirar una pieza, por obvias razones sabemos que esa pieza esta construido por un material en específico, este puede ser una aleación o un metal puro . suponiendo que fuese una pieza construida por aluminio en la gráfica que esta del lado derecho observamos el comportamiento de dicha pieza cuando esta se estira, desde que inicia hasta el punto de quiebre de la misma. Si notas en la gráfica vemos un comportamiento ascendente la cual podemos denominar como la capacidad elástica que posee el material o en concreto esta pieza, después notamos que esta gráfico sufre cambios  ...

  El siguiente ejercicio esta basado en la clase 5 ya que en dicha clase revisamos problemas con áreas muy pequeñas .Esta pieza se caracteriza por tener un espacio en medio, la pieza sera con un material de ACERO A36 el cual se pide calcular la deformación y calcular el esfuerzo respectivamente. Las cotas de esta pieza han sido seccionadas para un calculo mas concreto, a continuación se muestran las imágenes de como quedaría seccionada la pieza. Iniciaremos con el rectángulo en color NEGRO para este caso tenemos los siguientes datos: L= 1 in =0.0254m        P= 800lb-3558.5776N                                                           E=  2e11 N/m^2 ...

En este video se explica en que consiste la ciencia de los materiales y es que para aplicaciones como ingeniería o de arquitectura es muy útil saber conceptos enfocados a esta ciencia, por ejemplo nos sirve de mucho saber a que fuerza o a que peso se podría deformar una estructura o pieza. En dicho video se nos presenta una gráfica la cual es: En esta gráfica se nos presenta hasta que punto un material se puede deformar pero al mismo tiempo pueda regresar a su estado original sin sufrir cambios permanentes. Por otro lado así mismo nos presenta la gráfico el punto donde ya no hay vuelta atrás y la pieza o material que estemos usando se deformara de manera permanente y eso en alguna aplicación significaría perdidas  Cuando se le aplica una fuerza, por ejemplo a una barra cilíndrica esta puede comportarse: Que el material se estire a lo largo de su longitud Que el material se comprima e incremente su altura Estos 2 momentos se presentan en la siguiente imagen: