Propiedades De Tension
Propiedades obtenidas del ensayo de tensi6n
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EJEMPLO 6-2
Diseiio de una varilla de suspension
Una varilla de suspension debe resistir una fuerza aplicada de 45 ,000 lb. Para garantizar un factor de seguridad suficiente, el esfuerzo maximo permisible sobre la varilla se limit a a 25,000 psi. La varilla debe tener par 10 menos 150 pIg de largo, pero no debe defarmarse elasticamente ma s de 0 .25 pig al apli car la fuerza. Disefie la varilla apropiada..
SOLUCION
Se puede utilizar la definicion de esfuerzo ingenieril para calcular el area de la secci6 n recta de la varilla que se requiere :
Ao
= - = -- =
(J
F
45,000
25,000
1.8 pig
1
La varilla se puede producir de diversas formas, siempre y cuando su seccion transversal se a de 1.8 plg ',Para una secc i6n tran sversal circular, el diametro mfnimo par a asegurar que el esfuerzo no sea demasiado grande es :
Ao
=4 =
nd 2
,
1.8 pig'
0
d
=
1.51 pig
La maxima deformaci6n elastica permisible es de 0 .25 pIg. De la definici6n de deforrnacion ingenieril se tiene : 1- 10 l11 0.25
e=--=-=--
1 0
1 0
1 0
De la figura 6-2 la deformacion esperada paraun esfuerzo de 25,000 psi es de 0.0025 pig/pIg. Si se utiliza el area de la seccion transversal anteriormente determinada, la longitud maxima de la varilla sera 0.0025
= - =-
l11 1 0
0.25 1 0
0
1 0
= 100 pIg
Sin embargo, se ha fijado la longitud mfnima de la varilla como 150 pig . P~ra producir una varilla mas larga, se debe hacer mayor el area de la seccion tran sversal de lamisma. La deforrnacion mfn ima permitida para la varilla de 150 pig es
l11 0.25 e=- == 0.001667 pig/pIg
1 0
150
EI esfuerzo, de la figura 6-2, es de aproximadamente 16,670 psi, 10 cual es menar al maximo de 25,000 psi. La superficie del area transversal mfnima es, par tanto, Ao
= - = -- =
(J
F
45,000
16,670 .
, 2.70 plg-
A fin de sati sfacer tanto los requisitos deesfuerzo maximo como de elongaci6n minima, la varilla debera tener por 10 menos 2.7 plg ? de seccion tran sversal , es decir, un diametro de 1.85 pig .
•
6-3 Propiedades obtenidas del ensayo de tension
A partir de un en sayo de tensi6n se puede obtener informacion relacionada con la resistencia, rigidez y ductilidad de un material.
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Capftulo 6
Ensayos y propiedades mecenicesEsfuerzo de cedencia EI esfuerzo de cedencia* es el es fuerzo al cua l la deform acion plastica se hace imp ort ante. En los metales, es por 1 ge nera l el esfuerzo req uerido par a que las 0 dislocaci ones se des lice n. EI esfuerzo de cede ncia es, por tanto, el es fuerzo q ue divide los co mport ami entos e lastico y plastico de l mater ial. Si se desea dise fiar un co mpo nente que no se deforme plasticam ente, se debe seleccionar un materi al co n un limit e elastico elev ado, 0 fabricar el co m pone nte de tarnaiio sufic iente para q ue la fuerza aplicada produzca un esf uerzo que qu ede por deb ajo del es fuerzo de cede ncia. En algun os materi ales, el esfuerzo al cual el material cambia s u co mpo rta miento de e lastico a plastico no se detecta faci lmentc, En es te caso, sedetermi na un esfuerzo de cedencia convencional [figura 6-3(a)]. Se traza una Ifnea par alel a a la porcion inicial de la curva es fuerzo-deforrnacion , pero desplazada a 0.002 pIg/pIg (0.2%) del ori gen . EI esfuerzo de cede nc ia con vencion al de 0.2% es el esfu erzo al cual dicha linea intersec a la cur va esfuerzo -defo rrn acion. En la figura 6-3(a), e l Ifmite e las tico co nve ncional de 0.2%para el hierro fundido gris es de 40, 000 psi.
Esfuerzo de cedencia
50. 000 40.0 00
convencional Il.Z'S
/
Esfuerzo de cedcncia superio r
~
I
/
a.
V
~
/
:::
0
30.000
I
/ /
/
/
L[J 20.000
/ / /
~
/
/
/
10.000 0
" 0 .002 pig/pig
V v
I
0.004
I 0.008
Deformac i6n
Deforrnacion (pig/pig)
(a )
FIGURA 6-3
(b)
(a)...
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