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TALLER – PROPIEDADES MECÁNICAS 1. Los siguientes datos se tomaron de una probeta de prueba de magnesio con longitud inicial de 30mm y diámetro inicial de 12mm

Después de la fractura la longitud total era 32,61mm y el diámetro de 11,74mm. Grafique los datos y calcule: (a) El esfuerzo de cedencia con el criterio de 0,2% de deformación convencional (b) La resistencia a la tensión (c) La ductilidad del material (d) La estricción (e) El esfuerzo convencional y real a la fractura (f) La deformación convencional y real a la fractura (g) El módulo de resiliencia (h) ¿Cuál considera usted que debería ser la tensión de trabajo apropiada para este material? Justifique su respuesta. 2. Los siguientes datos se tomaron de una probeta de prueba de hierro colado con longitud inicial de 40mm y diámetro inicial de 20mm.

Después de la fractura la longitud total era 47,42mm y el diámetro de 18,35. Grafique los datos y calcule: (i) El esfuerzo de cedencia con el criterio de 0,2% de deformación convencional (j) La resistencia a la tensión

(k) La ductilidad del material (l) La estricción (m) El esfuerzo convencional y real a la fractura (n) La deformación convencional y real a la fractura (o) El módulo de resiliencia (p) ¿Cuál considera usted que debería ser la tensión de trabajo apropiada para este material? Justifique su respuesta.

3. Una probeta cilíndrica de una aleación de níquel con un Módulo de Elasticidad de 20,7x 104 MPa (30 x 106 psi) y un diámetro original de 10,2mm (0,40 pulg), experimenta únicamente deformación elástica cuando se aplica una tensión de 8900N (2000 lb fuerza). Calcular la máxima longitud de la probeta antes de la deformación si el máximo alargamiento permitido es de 0,25mm (0,010 pulg). 4. Una barra de aluminio de 127mm (5 pulg) de longitud, con una sección cuadrada de 16,5mm (0,65 pulg) de lado, es estirada a tracción con una carga de 6,67 x 104 N (15 000 libras fuerza) y experimenta un alargamiento de 0,43 mm (1,7 x 10-2 pulg). Suponiendo que la deformación es completamente elástica, determinar el módulo de elasticidad del aluminio. 5. Una lámina de magnesio de 8cm de ancho, y 0,15 cm de espesor, que originalmente tiene 5m de longitud, se debe estirar hasta una longitud final de 6,2m. ¿Cuál es la longitud de la lámina antes de suspender el esfuerzo aplicado? El módulo de elasticidad del magnesio es de 45GPa, y su esfuerzo de cedencia es de 200MPa. 6. Un cilindro de aluminio de 19mm (0,75 pulg) de diámetro tiene que ser deformado elásticamente mediante la aplicación de una fuerza a lo largo de su eje. Utilizando los datos de la tabla 1, determinar la fuerza que producirá una reducción elástica de 2,5 x 10-3 mm (1,0 x 10-4 pulg) en el diámetro. 7. Una probeta cilíndrica de una aleación metálica de 10,00mm (0,4 pulg) de diámetro es deformada elásticamente a tracción. Una fuerza de 3370 libras fuerza (15 000N) produce una reducción en el diámetro de la probeta de 7 x 10-3 mm (2,8 x 10-4 pulg). Calcular el coeficiente de Poisson de este material, si su módulo de elasticidad es 105 MPa (14,5 x 106psi). 8. Una barra cilíndrica de 120mm de longitud y con un diámetro de 15,0 mm se deforma usando una carga de 35 000 N. No debe experimentar deformación plástica ni tampoco el diámetro debe deformarse en más de 1,2 x 10-2 mm. ¿Cuál de los materiales tabulados son posibles candidatos? Justifique su respuesta.

9. Una medición de dureza Brinell con un penetrado de 10mm y una carga de 500kg, produce una penetración de 4,5mm en una placa de aluminio. Determine el número de dureza Brinell de este metal. 10. Un penetrador Brinell de 10mm de diámetro produjo una huella de 2,50 mm de diámetro en un acero cuando se aplicó una carga de 1000kg. Calcular la dureza Brinell de este material. 11. Cuando se aplica una carga de 3000kg con una esfera de 10mm de diámetro en un ensayo Brinell de un acero, se produce una penetración de 3,1mm de diámetro. Estime la resistencia a la tensión de este acero. 12. Se lleva a cabo un ensayo de flexión de tres puntos en un bloque de ZrO2 que tiene 8 plg de largo, 0.50 plg de ancho, 0.25 plg de espesor y apoyado sobre dos soportes separados 4 plg entre sí. Cuando se aplica una fuerza de 400 lb, la muestra se flexiona 0.037 plg y se rompe. Calcule: a. Resistencia a la flexión b. El módulo de flexión 13. A continuación, se tabulan los datos obtenidos a partir de ensayos de impacto de Charpy en un acero de bajo contenido en carbono.

(a)Represente los resultados en términos de energía absorbida en el impacto frente a la temperatura. (b) Determinar la temperatura de transición dúctil-frágil definida como aquella temperatura que corresponde al valor medio de las energías máxima y mínima absorbidas en el impacto.

(c) Determinar la temperatura de transición dúctil-frágil definida como aquella temperatura a la cual la energía absorbida en el impacto es igual a 20J. 14. ¿Cuál es la magnitud de la tensión que existe en una grieta interna que tiene una longitud de 3,8 x 10-2 mm (1,5 x 10-3 pulg) cuando se aplica un esfuerzo de tracción de 140MPa (20 000psi)? Suponga que el valor de f es 1,0. 15. Estimar la tenacidad a la fractura de un material frágil del cual se sabe que la rotura ocurrió debido a la propagación de una grieta superficial de longitud de 0,5mm (0,02pulg), cuando se aplicó una tensión de 1035MPa (150 000psi). Suponga que el valor de f es 1,0 16. Un componente de avión se fabrica a partir de una aleación de aluminio que tiene una tenacidad a la fractura de 26MPa √m. Se ha determinado que se rompe al aplicar una tensión de 112MPa cuando la longitud de la grieta crítica es de 8,6mm. Para este mismo componente elaborado con la misma aleación. Calcular la tensión de rotura para una grieta crítica de longitud 6,0mm. 17. Se debe ejercer una carga cíclica de1500lb en el extremo de una viga de aluminio de 10 plg de largo. La barra debe durar por lo menos 106 ciclos. ¿cuál es el diámetro mínimo de la barra? Figura 6.19

18.

El gerente de la empresa FORD, le encomienda la selección entre el ACERO 1050 y el ACERO 1020 para construir un eje de motor. En las figuras se muestran las curvas de fatiga de estos metales.

ACERO SAE 1050

ACERO SAE 1020

El esfuerzo máximo sobre este eje está dado por la ecuación:

Se desea que el eje dure 10 6 ciclos de aplicación de la fuerza. La fuerza aplicada sobre el eje es de 25 lbs y su longitud es de 2 pulgadas. Con esta información, seleccione el metal que debe utilizarse para que el eje tenga el menor diámetro posible.