Ingenieria Nuclear
Páginas: 10 (2353 palabras)
Publicado: 7 de mayo de 2012
1. OBJECTIU
L'objectiu d'aquest treball és el de dissenyar, calcular i construir un element resistent mitjançant els coneixements adquirits a classe d'Elasticitat i Resistència de Materials, i assajar el nostre element al laboratori per veure si compleix els requisits demanats. En aquest assaig posterior, l'element resistent haurà de suportar una càrrega de 125 N evitant diversos obstacles isatisfent unes determinades dimensions. El dimensionament de l'element es pot observar en la següent figura:
Figura 1. Enunciat del problema
On la nostra càrrega de servei és de P = 125 N, i a = 150 mm. A part, també s'ha de complir que cap barra recta ha de superar els 500 mm de longitud, i a més a més, l'element resistent haurà de salvar els obstacles O i O' de manera que no hi toqui encondicions de càrrega de servei. És a dir, l'assaig de la peça constarà de dues parts:
•
•
La primera es carregarà l'element segons la disposició indicada a la figura, fins arribar a la càrrega de servei, i es mesurarà el desplaçament vertical de la peça a la secció C. En la segona part, s'augmentarà la càrrega aplicada fins arribar a la fallida de l'element (rotura, deformació plàstica,inestabilitat, bolcada...)
2. ANÀLISI PREVI AL DISSENY
Abans de realitzar el disseny de la peça és necessari plantejar diferents factors que faran variar bastant el comportament de l'element resistent. Una vegada aquestes qüestions estiguin plantejades podrem començar amb el dimensionament i els assajos previs. a) Consideracions prèvies al disseny En primer lloc es va haver de decidir la geometriaidònia per a poder salvar els obstacles amb major facilitat. Segons el valor fixat de a, es va decidir que la peça passés entre els dos obstacles ja que la distància de cadascun dels obstacles als punts de recolzament més propers era menor que la distància entre obstacles. L’angle del tram central de la peça en un primer moment es va pensar que havia de ser de 135º respecte l’horitzontal.Posteriorment, però, es va canviar aquesta opció per un angle mes suavitzat de 150º. b) Diagrames d'esforços Abans de realitzar el dimensionat de l'element resistent és necessari realitzar un càlcul previ dels esforços i determinar la secció crítica. Per a realitzar aquest apartat es prendrà una biga que compleixi la geometria general del problema. La força aplicada sobre l'element resistent és de 125 N, ia partir del TQM i del TMC calculem les reaccions als punts de suport: ∑ Fext = 0 → RA + RB = 125 ∑ M(a) = 0 → 125 · (650 – 1.25· 150) - RB· 650 = 0 RA = 36.06 N RB = 88.94 N
Una vegada tenim aquests valors, podem construir el diagrama d'esforços de la peça:
Figura 2. Diagrama d'esforços de la peça.
Una vegada trobats els valors de moments i esforços per a cada tram, podem observar quela secció crítica es troba en el punt d'aplicació de la força. Els valors en aquesta secció crítica són: Ty = -88.94 N Secció crítica: Mz = 16.68 N·m
3. MATERIAL
Els possibles materials que es podrien utilitzar en aquest treball es poden dividir en dos grans grups: fustes i metalls. Per a la realització d’aquest treball ens vàrem decantar pel metall degut a la facilitat d’obtenció iprocessament de què disposàvem, i dins del ventall de metalls que es poden escollir, el triat per a la construcció de la biga va ser l’acer. 3.1. Determinació de la σe i de G. Per tal de determinar de forma experimental la σe vàrem realitzar un assaig destructiu amb una proveta de longitud l = 300mm. L’assaig consistia en aplicar una força de tracció ens els extrems de la proveta per tal de observar-ne ladeformació elàstica, plàstica, i finalment la ruptura de la barra.
Figura 3. Càlcul de la tensió de límit elàstic σe
En la imatge es pot apreciar que el valor de la tensió de límit elàstic de la nostra barra és de 590 MPa. En el gràfic també podem trobar el mòdul de Young, l’únic que hem de fer és trobar el pendent de la corba en el tram elàstic. Per això “fem un zoom” amb l’excel del tram...
L'objectiu d'aquest treball és el de dissenyar, calcular i construir un element resistent mitjançant els coneixements adquirits a classe d'Elasticitat i Resistència de Materials, i assajar el nostre element al laboratori per veure si compleix els requisits demanats. En aquest assaig posterior, l'element resistent haurà de suportar una càrrega de 125 N evitant diversos obstacles isatisfent unes determinades dimensions. El dimensionament de l'element es pot observar en la següent figura:
Figura 1. Enunciat del problema
On la nostra càrrega de servei és de P = 125 N, i a = 150 mm. A part, també s'ha de complir que cap barra recta ha de superar els 500 mm de longitud, i a més a més, l'element resistent haurà de salvar els obstacles O i O' de manera que no hi toqui encondicions de càrrega de servei. És a dir, l'assaig de la peça constarà de dues parts:
•
•
La primera es carregarà l'element segons la disposició indicada a la figura, fins arribar a la càrrega de servei, i es mesurarà el desplaçament vertical de la peça a la secció C. En la segona part, s'augmentarà la càrrega aplicada fins arribar a la fallida de l'element (rotura, deformació plàstica,inestabilitat, bolcada...)
2. ANÀLISI PREVI AL DISSENY
Abans de realitzar el disseny de la peça és necessari plantejar diferents factors que faran variar bastant el comportament de l'element resistent. Una vegada aquestes qüestions estiguin plantejades podrem començar amb el dimensionament i els assajos previs. a) Consideracions prèvies al disseny En primer lloc es va haver de decidir la geometriaidònia per a poder salvar els obstacles amb major facilitat. Segons el valor fixat de a, es va decidir que la peça passés entre els dos obstacles ja que la distància de cadascun dels obstacles als punts de recolzament més propers era menor que la distància entre obstacles. L’angle del tram central de la peça en un primer moment es va pensar que havia de ser de 135º respecte l’horitzontal.Posteriorment, però, es va canviar aquesta opció per un angle mes suavitzat de 150º. b) Diagrames d'esforços Abans de realitzar el dimensionat de l'element resistent és necessari realitzar un càlcul previ dels esforços i determinar la secció crítica. Per a realitzar aquest apartat es prendrà una biga que compleixi la geometria general del problema. La força aplicada sobre l'element resistent és de 125 N, ia partir del TQM i del TMC calculem les reaccions als punts de suport: ∑ Fext = 0 → RA + RB = 125 ∑ M(a) = 0 → 125 · (650 – 1.25· 150) - RB· 650 = 0 RA = 36.06 N RB = 88.94 N
Una vegada tenim aquests valors, podem construir el diagrama d'esforços de la peça:
Figura 2. Diagrama d'esforços de la peça.
Una vegada trobats els valors de moments i esforços per a cada tram, podem observar quela secció crítica es troba en el punt d'aplicació de la força. Els valors en aquesta secció crítica són: Ty = -88.94 N Secció crítica: Mz = 16.68 N·m
3. MATERIAL
Els possibles materials que es podrien utilitzar en aquest treball es poden dividir en dos grans grups: fustes i metalls. Per a la realització d’aquest treball ens vàrem decantar pel metall degut a la facilitat d’obtenció iprocessament de què disposàvem, i dins del ventall de metalls que es poden escollir, el triat per a la construcció de la biga va ser l’acer. 3.1. Determinació de la σe i de G. Per tal de determinar de forma experimental la σe vàrem realitzar un assaig destructiu amb una proveta de longitud l = 300mm. L’assaig consistia en aplicar una força de tracció ens els extrems de la proveta per tal de observar-ne ladeformació elàstica, plàstica, i finalment la ruptura de la barra.
Figura 3. Càlcul de la tensió de límit elàstic σe
En la imatge es pot apreciar que el valor de la tensió de límit elàstic de la nostra barra és de 590 MPa. En el gràfic també podem trobar el mòdul de Young, l’únic que hem de fer és trobar el pendent de la corba en el tram elàstic. Per això “fem un zoom” amb l’excel del tram...
Leer documento completo
Regístrate para leer el documento completo.