Practica 3 Falla POR Cargas Variables PDF

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Practica 2 Falla POR Cargas Estaticas II 2021...

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ELEMENTOS DE MAQUINAS I

(MEC 231)

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1. Una probeta de ensayos de una viga giratoria de acero tiene una resistencia máxima de 150 kpsi y una resistencia a la fluencia de 135 kpsi. Se desea probar la fatiga de bajo ciclaje a aproximadamente 500 ciclos. Compruebe si esto es posible sin que se presente la fluencia, para ello determine la amplitud necesaria del esfuerzo invertido. 2. Una varilla cuadrada sólida está en voladizo en uno de sus extremos. La varilla tiene una longitud de 0.6 m y soporta una carga transversal completamente reversible de +-2 kN en el otro extremo. El material es acero laminado en caliente AISI 1080. Si la varilla debe soportar esta carga durante 10^4 ciclos con un factor de diseño de 1.5, ¿qué dimensión debería tener la sección transversal cuadrada? Desprecie cualesquier concentración del esfuerzo en el extremo de apoyo. 3. Una barra rectangular se corta de una plancha de acero AISI 1020 estirado en frío. La barra mide 2.5 pulg de ancho y 3 8 pulg de espesor y tiene un agujero de 0.5 pulg de diámetro taladrado en el centro como se muestra en la tabla A-15-1. La barra se somete de forma concéntrica a fatiga de jalar y empujar fuerzas axiales Fa, uniformemente distribuidas en todo lo ancho. Mediante un factor de diseño de nd = 2, estime la mayor fuerza Fa que se pueda aplicar, pero ignore el efecto de columna (pandeo). 4. Una barra sólida redonda tiene un diámetro de 2 pulg y una ranura cortada hasta un diámetro de 1.8 pulg y radio de 0.1 pulg. La barra no está girando. La barra está cargada con una carga flectora repetida, la cual ocasiona que el momento flector en la ranura fluctúe entre 0 y 25 000 lbf · pulg. La barra es de acero AIS1 1095 laminado en caliente, pero la ranura ha sido maquinada. Determine el factor de seguridad contra la fatiga con base en una vida infinita utilizando el criterio de Goodman modificado y el factor de seguridad contra la fluencia.

5. El eje que se muestra en la figura está fabricado con acero AISI 1040 estirado en frío. El eje gira a 1 600 rpm y se apoya en los cojinetes A y B. Las fuerzas aplicadas son F1 = 2 500 lbf y F2 = 1 000 lbf. Determine el factor de seguridad mínimo contra la fatiga con base en el logro de la vida infinita. Si no se predice una vida infinita, estime el número de ciclos hasta la falla. También revise la fluencia.

AUXILIAR: UNIV. HERNAN GONZALO COPA SANCHEZ DOCENTE: ING. SERGIO AGUILAR GUTIERREZ

6. Una barra de acero tiene las propiedades mínimas Se = 40 psi, Sy = 60 kpsi y Sut = 80 kpsi. La barra está sometida a un esfuerzo de torsión uniforme de 15 kpsi y un esfuerzo de flexión alternante de 25 kpsi. Encuentre el factor de seguridad que protege contra una falla estática y el factor de seguridad que protege contra una falla por fatiga, o la vida esperada de la parte. Para el análisis de la fatiga use a ) El criterio de Goodman modificado. b) El criterio de Gerber c) El criterio ASME-elíptico 7. En la figura se muestra un eje secundario con dos poleas de banda en V. La polea A recibe potencia de un motor mediante una banda con las tensiones mostradas. La potencia se transmite a través del eje y se pasa a la banda en la polea B. Suponga que la tensión de la banda en el lado flojo en B es de un 15% de la tensión en el lado apretado. a ) Determine las tensiones en la banda sobre la polea B, suponiendo que el eje funciona a una velocidad constante. b) Encuentre las magnitudes de las fuerzas de reacción en el cojinete, suponiendo que los cojinetes actúan como soportes simples. c) Elabore los diagramas de fuerza cortante y de momento flector para el eje. Si es necesario, haga una serie para el plano horizontal y otra para el plano vertical. d) En el punto de momento flector máximo, determine el esfuerzo flector y el esfuerzo cortante en torsión. e ) En el punto de momento flector máximo, determine los esfuerzos principales y el esfuerzo cortante máximo. f) trabaje sobre los resultados obtenidos y determine el factor de seguridad mínimo contra la fatiga con base en la vida infinita, usando el criterio de Goodman modificado. El eje gira a una velocidad constante, tiene un diámetro constante y está hecho de acero A1SI 1018 estirado en frío.

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8. En la figura se muestra un resorte en voladizo formado a partir de un alambre redondo sujeto a una fuerza variable. Los ensayos de dureza que se realizaron en 50 res ortes mostraron una dureza mínima de 400 Brinell. De acuerdo con los detalles de montaje, resulta notorio que no hay concentración de esfuerzos. Una inspección visual de los resortes indica que el acabado superficial corresponde de manera muy cercana a un acabado de laminado en caliente. ¿Qué número de aplicaciones es probable que cause la falla? Resuelva mediante a ) El criterio de Goodman modificado. b) El criterio de Gerber.

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9. La barra de acero AISI 1040 estirado en frío que se muestra en la figura, se somete a una carga axial completamente invertida que fluctúa entre 28 kN en compresión y 28 kN en tensión. Estime el factor de de seguridad contra la fatiga, con base en el logro de una vida infinita, y el factor de seguridad contra fluencia. Si no se predice una vida infinita, estime el número de ciclos hasta la falla.

10. En la figura que se muestra, el eje A, hecho de acero laminado en caliente AISI 1020, se suelda a un so porte fijo y está sometido a cargas mediante fuerzas F iguales y opuestas a través del eje B. Una concentración del esfuerzo teórica Kts de 1.6 se induce mediante el filete de 1/8 pulg. La longitud del eje A desde el soporte fijo hasta la conexión en el eje B es de 2 ft. La carga F se cicla desde 150 hasta 500 lbf. a ) Encuentre el factor de seguridad del eje A para la vida infinita usando el criterio de falla por fatiga de Goodman modificado. b) Repita el inciso a) pero aplique el criterio de falla por fatiga de Gerber.

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