Solucionario Hibeler
Páginas: 15 (3612 palabras)
Publicado: 20 de noviembre de 2012
Scientia et Technica Año XIII, No 35, Agosto de 2007. Universidad Tecnológica de Pereira. ISSN 0122-1701
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ANÁLISIS Y DESARROLLO DE UN PROGRAMA DE SELECCIÓN RÁPIDA DE FACTORES DE SEGURIDAD, PARA DISEÑO DE ELEMENTOS MECÁNICOS.
Analysis and development of a program of fase selection of factors of safety, for designo f mechanical elements
RESUMEN En este artículo se presenta el resumenmetódico de los principales criterios de autores para la selección de un buen valor de Factor de Seguridad para la etapa de diseño de una parte de máquina, elemento estructural o sistema mecánico, fruto de un trabajo de investigación en el año 2006. Estos criterios son sistematizados en un programa, el cual se espera sea de mucha ayuda a estudiantes de ingeniería o ingenieros con poca experiencia enla selección adecuada de un buen factor de seguridad. PALABRAS CLAVES: Factor de seguridad, programa computacional, diseño mecánico. ABSTRACT This issue presents briefly the summary of a guide manual for correctly selecting the value of safety factors, proposed by some authors in order to use them in machine design, structural elements or mechanical systems, as a result of a research project in2006. These criteria are organized in a software and which is expected to be helpful for engineering students or engineers without experience in the proper selection of a good safety factor. KEYWORDS: Safety factors, computer program, machine design. LUIS CARLOS RÍOS Q. Ingeniero Mecánico, M.Sc. Profesor Asistente Universidad Tecnológica Pereira lcrios@utp.edu.co
de
EDUCARDO RONCANCIO H.Ingeniero Mecánico, M.Sc. Profesor Titular Universidad Tecnológica de Pereira educ@utp.edu.co
1. INTRODUCCIÓN En el proyecto de construcción de algún elemento de máquina, el ingeniero encargado, luego de establecer la carga preliminar, en la cual no se tienen en cuenta sobrecargas ni incertidumbres, a la que habrá de trabajar dicho elemento, es necesario que proceda a diseñar con cierto valor decarga mayor o carga de diseño, con el fin de contrarrestar al máximo las probabilidades de falla en el elemento (producto de que eventualmente se presente esa carga mayor en vez de la preliminarmente establecida, ya que pueden existir sobrecargas por mal uso, cargas inesperadas, etc) que, a la larga, puede ser causa de calamidades. Ese valor de carga mayor al inicial se puede expresar matemáticamentecomo la multiplicación de la carga preliminar mencionada por un número mayor que la unidad, y el cual se conoce como Factor de Seguridad; ese es apenas el Factor de Seguridad asociado a la magnitud de la carga aplicada. Como se verá más adelante, el Factor de Seguridad de un diseño abarca más parámetros que éste, y es el que normalmente se conoce con el nombre de Factor de Seguridad Global oGeneral.
Se desarrolla un programa computacional, que se espera sea de utilidad para el estudiante o al ingeniero novato con poca experiencia en el diseño, que reúne los principales criterios de los autores más representativos y permite la escogencia adecuada de uno o varios factores de seguridad para su aplicación en el diseño de elementos mecánicos. 2. CONTENIDO 2.1 FACTOR DE SEGURIDAD Considéreseun diseño basado en el más simple caso de solicitación de carga, una barra sometida a tracción a lo largo de su eje central (caso de esfuerzo uniaxial), tal y como se aprecia en la figura 1.
Figura 1. Barra sometida a tracción pura por medio de una carga P
Fecha de Recepción: 09 Mayo de 2007 Fecha de Aceptación: 10 Julio de 2007
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Scientia et Technica Año XIII, No 35, Agosto de 2007.Universidad Tecnológica de Pereira.
El esfuerzo normal promedio σ generado en la barra es: σ =P/A, (1) donde P es el valor de la fuerza aplicada y A es el área de la sección transversal. Si se hace k=1/A, definiendo a k como una constante de proporcionalidad, se tendrá σ =kP, lo cual indica que el esfuerzo es directamente proporcional a la carga aplicada (por ejemplo, si se duplica el valor...
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ANÁLISIS Y DESARROLLO DE UN PROGRAMA DE SELECCIÓN RÁPIDA DE FACTORES DE SEGURIDAD, PARA DISEÑO DE ELEMENTOS MECÁNICOS.
Analysis and development of a program of fase selection of factors of safety, for designo f mechanical elements
RESUMEN En este artículo se presenta el resumenmetódico de los principales criterios de autores para la selección de un buen valor de Factor de Seguridad para la etapa de diseño de una parte de máquina, elemento estructural o sistema mecánico, fruto de un trabajo de investigación en el año 2006. Estos criterios son sistematizados en un programa, el cual se espera sea de mucha ayuda a estudiantes de ingeniería o ingenieros con poca experiencia enla selección adecuada de un buen factor de seguridad. PALABRAS CLAVES: Factor de seguridad, programa computacional, diseño mecánico. ABSTRACT This issue presents briefly the summary of a guide manual for correctly selecting the value of safety factors, proposed by some authors in order to use them in machine design, structural elements or mechanical systems, as a result of a research project in2006. These criteria are organized in a software and which is expected to be helpful for engineering students or engineers without experience in the proper selection of a good safety factor. KEYWORDS: Safety factors, computer program, machine design. LUIS CARLOS RÍOS Q. Ingeniero Mecánico, M.Sc. Profesor Asistente Universidad Tecnológica Pereira lcrios@utp.edu.co
de
EDUCARDO RONCANCIO H.Ingeniero Mecánico, M.Sc. Profesor Titular Universidad Tecnológica de Pereira educ@utp.edu.co
1. INTRODUCCIÓN En el proyecto de construcción de algún elemento de máquina, el ingeniero encargado, luego de establecer la carga preliminar, en la cual no se tienen en cuenta sobrecargas ni incertidumbres, a la que habrá de trabajar dicho elemento, es necesario que proceda a diseñar con cierto valor decarga mayor o carga de diseño, con el fin de contrarrestar al máximo las probabilidades de falla en el elemento (producto de que eventualmente se presente esa carga mayor en vez de la preliminarmente establecida, ya que pueden existir sobrecargas por mal uso, cargas inesperadas, etc) que, a la larga, puede ser causa de calamidades. Ese valor de carga mayor al inicial se puede expresar matemáticamentecomo la multiplicación de la carga preliminar mencionada por un número mayor que la unidad, y el cual se conoce como Factor de Seguridad; ese es apenas el Factor de Seguridad asociado a la magnitud de la carga aplicada. Como se verá más adelante, el Factor de Seguridad de un diseño abarca más parámetros que éste, y es el que normalmente se conoce con el nombre de Factor de Seguridad Global oGeneral.
Se desarrolla un programa computacional, que se espera sea de utilidad para el estudiante o al ingeniero novato con poca experiencia en el diseño, que reúne los principales criterios de los autores más representativos y permite la escogencia adecuada de uno o varios factores de seguridad para su aplicación en el diseño de elementos mecánicos. 2. CONTENIDO 2.1 FACTOR DE SEGURIDAD Considéreseun diseño basado en el más simple caso de solicitación de carga, una barra sometida a tracción a lo largo de su eje central (caso de esfuerzo uniaxial), tal y como se aprecia en la figura 1.
Figura 1. Barra sometida a tracción pura por medio de una carga P
Fecha de Recepción: 09 Mayo de 2007 Fecha de Aceptación: 10 Julio de 2007
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Scientia et Technica Año XIII, No 35, Agosto de 2007.Universidad Tecnológica de Pereira.
El esfuerzo normal promedio σ generado en la barra es: σ =P/A, (1) donde P es el valor de la fuerza aplicada y A es el área de la sección transversal. Si se hace k=1/A, definiendo a k como una constante de proporcionalidad, se tendrá σ =kP, lo cual indica que el esfuerzo es directamente proporcional a la carga aplicada (por ejemplo, si se duplica el valor...
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