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Procesos de Fabricación I. Guía 1 Procesos de Fabricación I. Guía 1

1 1

RESISTENCIA DE

MATERIALES

RESISTENCIA DE

MATERIALES

Resistencia de Materiales. Guía 3 Y 4 Resistencia de Materiales. Guía 3 Y 4

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Tema: CIZALLAMIENTO.

Esfuerzos cortantes.

Resistencia al esfuerzo cortante.

Esfuerzos de aplastamiento.

Al finalizar la práctica el alumno será capaz de:

Identificar cuándo un material está sometido a esfuerzos cortantes.

Determinar la resistencia al cortante de los materiales ensayados.

Identificar cuándo un material está sometido a esfuerzos de aplastamiento.

Determinar los efectos de los esfuerzos de aplastamiento.

Es frecuente que las piezas en servicio se encuentren sometidas a esfuerzos

cortantes, como es usual en las partes unidas por pernos (empernadas) y en láminas

unidas por remaches (remachadas). Si se dan fuerzas que tiendan a que se deslicen

las láminas remachadas una con respecto a otra, tendremos esfuerzos cortantes en el

remache o en el perno; también se generarán esfuerzos de aplastamiento (esfuerzos

de apoyo). El agujero en la lámina es un concentrador de esfuerzos y si la lámina

está sujeta a fatiga (esfuerzos que se están modificando en el tiempo) como en el

caso de carrocerías de vehículos o fuselajes de avión, el daño se va acumulando y

con el tiempo aparecen pequeñas grietas imperceptibles que se agrandan hasta poner

en peligro la estructura.

Para calcular el esfuerzo cortante dividimos la fuerza cortante V entre el área en

cortante A (A = d2/4, donde d es el diámetro del perno o remache, fig. 1) es decir:

= V/A. En el caso de la figura 2, el área en cortante es dos veces el área

transversal del perno o remache.

Objetivos

Específico

Objetivos

Específico

Marco Teórico Marco Teórico

Contenidos Contenidos


2 2

Fig 1 a Fig 1 b

Fig 2 a Fig 2 b

En las figuras la fuerza cortante es V (para la fig. 4, P = V) y el área en

cortante A = r2, ya que el área transversal de los elementos es circular

En la siguiente figura observamos un perno que ha fallado por esfuerzos cortantes.

Fig. 3

Otro tipo de esfuerzos importantes que se dan en las piezas antes mencionadas son

los esfuerzos de aplastamiento (conocidos como esfuerzos de apoyo), este es un

esfuerzo de compresión entre dos áreas, tal como se muestra en las figuras

siguientes.

Fig. 4a Fig. 4 b


3 3

Para calcular el esfuerzo de aplastamiento, es necesario identificar el área que

está sometida al aplastamiento, en la figura observamos que el área sometida a

aplastamiento es td, por lo tanto el esfuerzo de aplastamiento es: b = P/td. El

aplastamiento tenderá a aumentar el área de contacto, pero también tenderá a

adelgazar la lámina por la región lateral.

En todo laboratorio será necesario acatar las siguientes normas de seguridad:

1.- Seguir el procedimiento explicado en esta guía; no hacer con los materiales y

equipos facilitados procedimientos diferentes a los establecidos. La contravención

a esta norma puede causar la expulsión del alumno, ya que podría poner en peligro

la integridad de los asistentes, incluido él mismo.

2.- No se permite el uso de Ipods, celulares u otros medios de distracción en el

laboratorio. Si alguien desea responder una llamada urgente, pedir permiso para

responderla fuera del local.

3.- Cada estudiante debe llevar su guía de laboratorio individual, sin la cual no

se admitirá al laboratorio, lo que conlleva perder la nota de esa sesión.

4.- No se permiten bromas o pláticas que distraigan la atención de los asistentes.

5.- No se permite comer o beber refrescos de ningún tipo dentro del laboratorio.

6.- Llegar al laboratorio puntualmente, diez minutos después de iniciado no se

permitirá el ingreso y se perderá la nota de la sesión.

7.- Es obligatorio el uso de gabachas y de zapatos adecuados (que no tengan suela

lisa o muy delgada) por la posible presencia en el suelo de aceite u objetos

puntiagudos.

9.- Asistir al grupo de laboratorio en que está inscrito el alumno.

1.- Calibración y sujeción de probeta, pasos:

a.- Medir las dimensiones iniciales de las probetas: Longitud, área transversal,

etc. Y trasladar los datos a las tablas respectivas. Si es necesario haga esquemas

para ilustrar las dimensiones relevantes.

Normas generales y de seguridad

Normas generales y de seguridad

Procedimiento Procedimiento


4 4

b.- Coloque en posición 1 el botón de encendido general (manecilla amarilla) panel

eléctrico.

c.- Con la máquina encendida, pero en reposo, colocar la probeta en la máquina

verificando su alineación con las mordazas y posición adecuada de mordazas y

probeta. Se aconseja tomar fotos y un video de la experiencia.

d.- Asegúrese que la válvula de alivio se encuentra cerrada (scarico), al igual que

la válvula de avance (carico). Cierre en sentido de las agujas del reloj.

e.- Presionar botón de marcha (Marcia), con lo que el led rojo encenderá.

f.- Calibrar a cero los captadores.

g.- Abrir la válvula de avance de velocidad (entre 4 y 10 mm/min).

h.- Anote en las tablas recomendadas las lecturas de fuerza y desplazamiento

directamente de los indicadores de la máquina

h.- Al finalizar la prueba, presionar el pulsador de paro rápido (botón rojo), con

lo cual se detendrá la máquina.

i.- Anote toda otra información y observación relevante para la interpretación de

los resultados

j.- Retire la probeta de la máquina y proceda a medir las deformaciones de la misma

y los cambios relevantes, tome fotografías para respaldar los análisis que

efectuará posteriormente.

Materiales y equipos:

Máquina de ensayo METROCOM

Muestras de materiales

Calibrador vernier

Tabla 1: Prueba de cortante o cizallamiento

Tipo de material Dimensiones

iniciales

Fuerza aplicada Resistencia de

corte

Tabla 2: Prueba de aplastamiento


5 5

Tipo de

material

Dimensiones

iniciales

Dimensiones

finales

Fuerza máxima

aplicada

Esfuerzo de

apoyo

1) Reporte las dimensiones finales de las probetas elaborando las tablas y gráficas

que considere relevantes.

2) Investigar la resistencia al corte y de apoyo de los materiales ensayados en el

laboratorio.

Tabla 3

Tipo de material Resistencia de corte

experimental

Resistencia de

corte

investigado

% de diferencia

Tabla 4

Tipo de

material

Dimensiones

iniciales

Dimensiones

finales

Fuerza máxima

aplicada

Esfuerzo de

apoyo

Elaboración de informe de laboratorio Elaboración de informe de laboratorio


6 6

3) Elabore las conclusiones del ensayo, enfatizando en los aspectos relevantes de la

experiencia, tome en cuenta los objetivos del laboratorio.

Cuestionario para el laboratorio 3.

1.- Mencione tres partes de un equipo que el docente le indicará (preguntar al

inicio del laboratorio) donde se den fuerzas cortantes y otras tres donde se den

fuerzas de apoyo.

2.- Indique la importancia de conocer los esfuerzos generados por el funcionamiento

de la máquina sobre las piezas mencionadas anteriormente.

3.- ¿Qué fenómenos potencialmente peligrosos se producen en piezas solicitadas de

esta forma?

4.- Mencione algunas formas de saber si una pieza podría fallar (o detectar la

falla antes de que hayan consecuencias serias).

5.- Investigue la relación que existe entre resistencia al corte de un material con

la resistencia a la tensión, con la resistencia a la fluencia, con la dureza y con

la ductilidad del material.

Cuestionario para el laboratorio 4.

1.- Mencione tres partes de un equipo que el docente le indicará (preguntar al

inicio del laboratorio) donde se den fuerzas cortantes y otras tres donde se den

fuerzas de apoyo.

2.- Indique la importancia de conocer los esfuerzos generados por el funcionamiento

de la máquina sobre las piezas mencionadas anteriormente.


7 7

3.- ¿Qué fenómenos potencialmente peligrosos se producen en piezas solicitadas de

esta forma?

4.- Mencione algunas formas de saber si una pieza podría fallar (o detectar la

falla antes de que hayan consecuencias serias).

5.- Investigue la relación que existe entre resistencia al aplastamiento de un

material con la resistencia a la tensión, resistencia a la fluencia, con la dureza

y con la ductilidad del material.

Discusión (detalle cada uno en el informe):

1.- Indique la norma bajo la cual se efectuó lo ensayo

2.- Mencione, citando la norma, los aspectos que no se cumplieron durante el ensayo

3.- Indique si se siguió estrictamente la norma bajo la cual se efectuó el ensayo

4.- Discuta la validez de los resultados obtenidos

1. Beer, F.P. y otros (2010), Mecánica de Materiales, 5a. Ed. McGraw - Hill,

México

2. Madhjukar Vable (2002). Mecánica de materiales, primera edición, Oxford

university press, México

3. Avner, S. (1988) Metalurgia Física, México D.F. McGraw-Hill. 2ª edición

4. Smith, William F. (2006) Fundamentos de la Ciencia e Ingeniería de

materiales, McGraw-Hill, 4a. Edición, México, México.

5. Askeland, D. R., Phulé P. P. (2003) La ciencias e Ingeniería de los

materiales, Thomson, Cuarta edición, México, D.F.

6. Neely, J. E., Kibbe, R.R. y García Diaz, R. (1992) Materiales y Procesos de

Manufactura. Limusa, México D. F.

7. www.steel.org/

8. www.sae.org/

9. www.astm.org/

10. www.matweb.com/

11. http://asminternational.org

Referencias

Referencias

http://biblio.udb.edu.sv/getFicha.asp?glx=6649.glx&skin=&recnum=1&maxrecnum=1&searchString=(@authors%20NEELY)%20and%20(@buscable%20S)&orderBy=tituloorder%5ba%5d&pg=1&biblioteca=

http://biblio.udb.edu.sv/getFicha.asp?glx=6649.glx&skin=&recnum=1&maxrecnum=1&searchString=(@authors%20NEELY)%20and%20(@buscable%20S)&orderBy=tituloorder%5ba%5d&pg=1&biblioteca=

http://www.steel.org/


8 8

Rúbrica de evaluación para el laboratorio 3.

1.- Examen individual sobre el contenido de la guía de laboratorio: 10 % del

periodo

2.- Informe de laboratorio: 20 % del periodo

Aspecto a evaluar:

Puntaje

obtenido/Puntaje

máximo

Autoevaluación

Portada, en Times New Roman 12. Contiene Logotipo

de la investigación, Nombre del tema, Nombres de

los autores, fecha de entrega. Todas las partes

deberán ser legibles

Requisito

Objetivos y Procedimiento abreviado (1 página

máximo) Requisito

Mediciones efectuadas, reportadas según el

criterio de cifras significativas, Tabla 1 15

Tabla 3 según investigación efectuada en libros,

revistas, sitios web y otros (al menos en 3

sitios confiables), citar fuentes

15

Respuestas a cuestionario 25

Discusión (con base a evidencias: fotos, videos,

investigación) 15

Conclusiones y recomendaciones: Comparación de

los resultados experimentales con lo reportado en

libros o sitios confiables (éstos se tomarán como

los valores teóricos), indicar si se lograron los

objetivos o no y porqué. Si fuera insuficiente la

información para hacer las comparaciones, indicar

las fuentes consultadas, a fin de que la nota no

sea afectada.

25

La ortografía debe ser impecable. La redacción

debe ser clara y concisa. 5

Demuestra actitud de colaboración y respeto con

el grupo (individual) Requisito

No lleva gabacha (individual) - 10

Cálculos erróneos (al informe) - 10

No lleva guía de laboratorio (individual) - 10

No colabora o se comporta indebidamente

(individual) - 10

TOTAL - 100

Rúbrica de evaluación laboratorio 4

1.- Examen individual sobre el contenido de la guía de laboratorio: 10 % del

periodo

2.- Informe de laboratorio: 25 % del periodo

Elaboración de informe de laboratorio

Elaboración de informe de laboratorio


9 9

Aspecto a evaluar:

Puntaje

obtenido/Puntaje

máximo

Autoevaluación





Requisito


máximo) Requisito






15



investigación) 10








sea afectada.

30






Cálculos erróneos - 10



(individual) - 10

t

TOTAL 100

El informe se entregará una semana después del laboratorio, ejemplo: si el

laboratorio se efectúa el lunes, a más tardar el lunes siguiente se entregará al

responsable del laboratorio. Entrega tardía: 10 % menos cada día. Si no cumple con

los requisitos se devolverá el informe, con la condición de regresarlo el día

siguiente, descontándosele 10 % por no cumplir con los requisitos y por cada día de

retraso se descontará 10 % adicional.

El alumno deberá respetar la normas de seguridad del laboratorio, si hay violación

a estas normas, el instructor podrá expulsar de la sesión al infractor, conllevando

a la pérdida de la nota de esa sesión, sin posibilidad de solicitarla diferida.


10 10

Rúbrica de evaluación para informe laboratorio 4

Aspecto a evaluar:

Puntaje

obtenido/Puntaje

máximo

Autoevaluación





Requisito


máximo) Requisito

Examen previo (individual) 30






15



investigación) 10








sea afectada.

15






Cálculos erróneos - 10



(individual) - 10

t

TOTAL 100

Máquina No:

Máquina No:

Alumno:

Alumno:

Docente:

Docente:

GL:

GL:

Fecha: Fecha:

Guía 3 y 4: PRUEBAS DE CIZALLAMIENTO Y

APLASTAMIENTO Guía 3 y 4: PRUEBAS DE CIZALLAMIENTO Y

APLASTAMIENTO

Hoja de cotejo:

Hoja de cotejo:

3 1 3 1


11 11

EVALUACION

% 1-4 5-7 8-10 Nota

CONOCIMIENTO

20% Conocimiento

deficiente de

los fundamentos

teóricos

Conocimiento y

explicación

incompleta de

los fundamentos

teóricos

Conocimiento

completo y

explicación

clara de los

fundamentos

teóricos

APLICACIÓN

DEL

CONOCIMIENTO

15% Aplicación

deficiente de la

simbología

Aplicación

incompleto de la

simbología

Aplicación

excelente de la

simbología

15% Uso deficiente

de los

accesorios

solicitados

Uso incompleto

de los

accesorios

solicitados

Uso excelente de

los accesorios

solicitados

15% Aplicación

deficiente de

las normas de

seguridad

Aplicación

incompleta de

las normas de

seguridad

Aplicación

excelente de las

normas de

seguridad

15% Resultados de la

práctica son

deficientes

Resultados de la

práctica son

buenos

Resultados de la

práctica son

excelentes

ACTITUD

10% No tiene actitud

proactiva.

Actitud

propositiva y

con propuestas

no aplicables al

contenido de la

guía.

Tiene actitud

proactiva y sus

propuestas son

concretas.

10% Demuestra pocos

valores

profesionales

Demuestra

regulares

valores

profesionales

Demuestra buenos

valores

profesionales

TOTAL 100%

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