Problemas Materiales

 MATERIALES Y ENSAYOS

1. Ensayo de tracción para el acero: diagrama, ley de Hooke y expresiones fundamentales.

ZONA ELÁSTICA: comprende la zona de proporcionalidad OP en la cual los alargamientos unitarios () son proporcionales a las tensiones () aplicadas (Ley de Hooke) y la zona no proporcional PE. Dentro de la zona de proporcionalidad se cumple que:

donde: l0 es la longitudinicial de la barra, l es el alargamiento real de la barra, F la fuerza de estiramiento y S0 la sección inicial de la barra.

ZONA PLÁSTICA: comprende la zona límite de rotura (ER) donde pequeñas variaciones de tensión producen grandes alargamientos y la zona de rotura (RS) en la cual aunque disminuya la tensión aplicada el material sigue alargándose hasta que se produce la rotura final.

Losmateriales deben trabajar obviamente en la zona proporcional elástica (OP), por tanto para no sobrepasar el límite elástico (E) se utilizará un coeficiente de seguridad (n), de tal forma que la tensión de trabajo (t) será:


2. Sabiendo que la carga máxima aplicada en un ensayo de tracción sobre una probeta normalizada de 150 mm2 de sección es de 45.000 N. Calcula la tensión de rotura (Pa).3. Una pieza cilíndrica de 14 mm de diámetro está sometida a una tensión de 1.524 Kgf/cm2. Determinar la carga que actúa sobre ella (N).



4. Un ensayo de tracción lo realizamos con una probeta de 15 mm de diámetro y longitud inicial de 150 mm. Los resultados obtenidos han sido:

Esfuerzo (Kp/cm2)
Longitud medida (mm)
Esfuerzo (Kp/cm2)
Longitud medida (mm
0
150
4000
150,05
500150,01
4500
150,06
1000
150,02
5000
151,28
2000
150,03
4000
151,87
3000
150,04
3750(rotura)
153,28

Sabiendo que el diámetro de la probeta en el momento de la ruptura es DI= 14,3mm. Calcula:
a) El módulo de elasticidad “E”.
b) La carga en el límite de fluencia.
c) El coeficiente de estricción “Z”.
d) El alargamiento de rotura


5. Una barra cuadrada de 1 cm de lado y 20 cm delongitud está sometida a una fuerza de tracción de 8.000 N, siendo el módulo de elasticidad E=2106 N/cm2 y su límite de elasticidad de 100 MPa. Calcula:
a) Tensión (MPa) y alargamiento de la barra (mm).
b) Si la carga fuera de 12.000 N, que podrías decir del alargamiento.


6. Una barra de sección circular está fabricada con una aleación con módulo de elasticidad 125.000 MPa y un límiteelástico de 250 MPa. Se pide:
a) Si la barra tiene 300 mm de longitud, ¿a qué tensión deberá ser sometida para que sufra un alargamiento de 0,3 mm?.
b) ¿Qué diámetro ha de tener esta misma barra para que, sometida a un esfuerzo de tracción de 100 kN, no experimente deformaciones permanentes?.
c) Suponiendo que la resistencia máxima de esta aleación es de 400 MPa, qué esfuerzo debería admitir unabarra de 30 mm de diámetro sin que se llegue a romper.



7. Una pieza de acero de 4 mm de radio y 400 mm de longitud está sometida a una fuerza estática de tracción. Calcula:
a) La fuerza máxima que soporta la pieza sabiendo que la tensión en el límite elástico E=6.600 Kgf/cm2 y el módulo de elasticidad E=2,1106 Kgf/cm2. Aplicar un coeficiente de seguridad n=3.
b) La longitud de la piezacuando actúa una fuerza de 3.000 Kgf.
c) En que zona está trabajando el material en el caso anterior. Justifica la respuesta.










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8. Una pieza de acero de secciones circulares tiene un límite elástico E=6.200 Kgf/cm2 y un módulo de elasticidad E=2,1106 Kg/cm2. Calcular el valor máximo de la fuerza a aplicar y el alargamiento total de la barra. Aplicar un coeficiente deseguridad n=4.



9. Una barra de acero con un límite elástico de 310 MPa y módulo de elasticidad E=20,7104 MPa, está sometida a una carga de 10.000 N. Si la longitud inicial de la barra es de 400 mm, ¿cuál deberá ser su diámetro si no queremos que alargue más de 0,2 mm?.



10. Una barra de acero con un límite elástico de 500 MPa y módulo de elasticidad E=21104 MPa, está sometida a una...