Proyecto final. Resistencia de los Materiales

Proyecto Final

Alexandra Enay Duran Mena

Resistencia de los Materiales

Instituto IACC

03-06-2019

Desarrollo.

1. En relación a la selección de materiales para la fabricación de un cuadro de bicicleta (como el de la imagen):

[pic 1]

1. Mencione cuáles son los factores y requerimientos a tomar en cuenta en el diseño del cuadro de una bicicleta de montaña.

Respuesta: Para la fabricación de un cuadro de bicicleta, para este caso el cuadro de una bicicleta de montaña, lo más importante que se debe  tener en cuenta lo que es el tema de peso, la rigidez, durabilidad y también la estabilidad  del o los materiales que serán utilizados para el diseño  del cuadro de una bicicleta d montaña. También son muy importantes las exigencias  como lo son el  límite de fatiga, el límite de fluencia, el módulo de elasticidad y desde luego el límite de rotura.

1. Tomando en cuenta que el acero, el aluminio y el titanio se han empleado como los metales principales en la estructura de una bicicleta, determine las principales ventajas y desventajas de cada uno de ellos.

Respuesta:

Acero

Ventajas:

•  Una ventaja que tiene este material es que es muy resistente a la tracción, tiene una gran elasticidad, también mantiene una  gran resistencia de absorción de energía

Desventajas:

• La desventaja es que como el material es de acero sabemos que este material es altamente corrosivo y la  resistencia  de este material puede variar cuando se somete a constantes a cambios de esfuerzos.

Aluminio

Ventajas:

• Como ventaja el aluminio a diferencia del acero es un material altamente resistente a la corrosión, también podemos agregar que su peso es mucho más ligero

Desventajas:

• Una muy  baja resistencia a la tracción.

Titanio

Ventajas:

• Como ventaja se puede decir que tiene una tracción muy elevada, una muy alta durabilidad en tema de fatiga de material como también de corrosión.

Desventajas:

• Como desventaja se puede decir que este material posee un costo muy elevado, y si llegara a tener alguna ruptura es muy difícil de reparar

1. Las bicicletas modernas se fabrican con materiales compuestos avanzados. Mencione tres materiales compuestos específicos empleados en la estructura de una bicicleta y explique por qué se utilizan dichos materiales.

• Grafeno: Es un derivado del grafito, este material se dice que es 100 veces más resistente que el acero y más ligero que el aluminio gracias a esto tiene una alta resistencia, flexible y elástico. Este es un material fácil de reparar
• Fibra de carbono: tiene una muy buena  relación entre rigidez y su peso, este material absorbe mejor las vibraciones a comparación de los otros materiales como el aluminio
• Fibra de vidrio: Es un material enormemente liviano y muy resistente, también muy resistente  a la corrosión

1. A una barra cilíndrica metálica de 2 cm diámetro y 20 cm de largo se le hace un ensayo de tracción, obteniéndose el siguiente gráfico:

[pic 2]

A partir de la información observada, determine, justificando cada una de sus respuestas, lo siguiente:

1. La densidad del material, si la masa de la barra es de 493 gramos.

ρ = 7,846 gr/cm3

0,00784 kg/cm3

1. Si la barra está elaborada con bronce, acero o aluminio.

Según podemos ver en el gráfico, el material tiene una deformación de 800 MPa, entonces podemos establecer que es un acero de baja aleación.

1. Qué tipo de fractura espera que tenga el material.

El tipo de fractura que se pueda esperar de este material sería el de una fractura frágil

1. Cuál es la dureza Brinell aproximada de la barra.

Según el grafico comparativo es ~ 200. HB

Según grafico resistencia la tensión v/s dureza es 300 HB

1. Observe el siguiente diagrama de fases de la cerámica MgO – FeO: [pic 3]

A partir de los datos del diagrama, determine las fases presentes, la composición de cada fase y la cantidad de cada fase en (%) para las siguientes cerámicas a 2.000 °C:

1. MgO – 20% FeO: la fase que está presente es de fase sólida, en la cual tiene una composición, en donde el 20% es FeO y el 80% MgO.
2. MgO – 40% FeO: la fase que está presente es de fase con intervalos de solidificación que tiene un 40% FeO y 60% MgO.
3. MgO – 60% FeO: la fase que está presente corresponde a una fase solida de un 40% MgO y una fase liquida de un 67% FeO.
4. MgO – 80% FeO: la fase presente acá es una fase 100% liquida, en la cual  tiene un 80% FeO y 20% MgO.

1. Dada la curva del siguiente gráfico:

[pic 4]

Luego, determine:

1. El módulo de elasticidad.

[pic 5]

1. La resistencia a la fluencia compensada para una deformación del 0,002.

[pic 6]

1. La resistencia a la tracción.

En el  grafico se determina resistencia 1 a la tracción ~ 675 Mpa

1. Deformación hasta la ruptura.

Tiene una deformación hasta la ruptura de un 0,37%

1. La carga máxima que puede soportar una probeta cilíndrica con un diámetro original de 10 mm.

Para hacer el cálculo ocupamos la fórmula de esfuerzo donde σ es la resistencia a la tracción = 675 Mpa en la cual se despeja F se obtiene:

...