Deber 4
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CARRERA DE INGENIERIA MECATRONICA ESCUELA POLITÉCNICA DEL EJÉRCITO DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA ENERGÍA MECÁNICA
IMET 1999
ASIGNATURA: Diseño de Elementos de Máquinas Nombre: RAMOS M., Magaly A.
Fecha:
Tema: Fallas por fatiga debidas a cargas variables. Problemas 6.25.-La barra de AISI 1040 estirado en frio que se muestra en la figura, se somete a una carga axial completamente invertida que fluctúa entre 28KN en compresión y 28 KN en tensión. Estime el factor de seguridad contra la fatiga, con base en el logro de una vida infinita, y el factor de seguridad contra fluencia. Si no se predice una vida infinita, estime el número de ciclos hasta la falla.
Datos: Fmáx = 28KN Fmin= -28 KN Para AISI 1040 CD, datos tomados de tabla A-20 Sut= 590 MPa Sy= 490 MPa
Solución:
Factor de fatiga para vida infinita:
De tabla 6-2, a= 4.51 y b= -0.265
De figura 6-20:
CARRERA DE INGENIERIA MECATRONICA De figura A-15-1
| | | |
A partir de diagrama S-N, desde
, el estado de tensión se invierte completamente y el diagramas S-N
es aplicable para un
De la figura 6-18: f= 0.87
( ) ( ) ⁄ ⁄
CARRERA DE INGENIERIA MECATRONICA
6.26.- Repita el problema 6.25 con una carga que fluctúe entre -12KN y 28 KN. Use el criterio de Goodman modificado, el criterio de Gerber y el criterio ASME elíptico, después compare sus predicciones.
Datos: Fmáx = 28KN Fmin= -12 KN Para AISI 1040 CD, datos tomados de tabla A-20 Sut= 590 MPa Sy= 490 MPa
Solución:
| | | | Factor de fatiga para vida infinita:
De tabla 6-2, a= 4.51 y b= -0.265
De figura 6-20:
De figura 6-15-1
CARRERA DE INGENIERIA MECATRONICA Criterio de Goodman Modificado:
Criterio de Gerber:
() [ √ ]
Criterio de ASME-elíptico:
√ √
6.27.- Repita el problema 6.25 para cada una de las condiciones de cargas siguientes: a) de 0KN a 28KN b) de 12KN a 28KN c) de -28KN a 12 KN Datos: Para AISI 1040 CD, datos tomados de tabla A-20 Sut= 590 MPa Sy= 490 MPa
Solución:
CARRERA DE INGENIERIA MECATRONICA Factor de fatiga para vida infinita:
| | | |
De tabla 6-2, a= 4.51 y b= -0.265
De figura 6-20:
De figura 6-15-1
Literal a), Fmin: 0 KN, Fmax = 28000 KN
Donde:
De la figura 6-18: f= 0.87
( ) ( ) ⁄ ⁄
CARRERA DE INGENIERIA MECATRONICA Literal b), Fmin= 12 KN Y Fmax= 28 KN
| | | | | | | | ⁄ ⁄
Literal c), Fmin= -28 KN y Fmax = 12 KN
Vida infinita
Dado que :
Por tanto:
CARRERA DE INGENIERIA MECATRONICA 6.30.- En la figura se ilustra el diagrama de cuerpo libre de una parte de un eslabón de conexión, con concentradores de esfuerzos en tres secciones. Las dimensiones son r = 0.25 pulg, d= 0.40 pulg, h= 0.50 pulg, w1 = 3.50 pulg y w 2 = 3 pulg. Las fuerzas F fluctúan entre una tensión de 5 kip y una compresión de 16 kip. Desprecie el efecto de pandeo de la columna y encuentre el menor factor de seguridad si el material es acero AISI 1018, estirado en frio.
Datos: Para AISI 1018 CD, datos tomados de la tabla A-20 Sut= 64 kpsi Sy = 54 kpsi Factor de fatiga para vida infinita:
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De tabla 6-2, a= 2.7 y b= -0.265
De fig A-15-5:
CARRERA DE INGENIERIA MECATRONICA
De modo que
Donde para agujero: De la figura: A-15-1:
Por lo tanto:
De figura 6-20:
De modo que
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CARRERA DE INGENIERIA MECATRONICA 6.31.- Resuelva el problema 6.30, pero con w1= 2.5 pulg, w2= 1.5 pulg y si la fuerza fluctúa entre una tensión de 16 kpsi y una compresión de 4 kpsi.
Datos: Para AISI 1018 CD, datos tomados de la tabla A-20 Sut= 64 kpsi, Sy = 54 kpsi Factor de fatiga para vida infinita:
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De tabla 6-2, a= 2.7 y b= -0.265
De fig A-15-5:
Usando el método de Goodman Modificado
CARRERA DE INGENIERIA MECATRONICA
Donde para agujero: De la figura: A-15-1:
Por lo tanto:
De figura 6-20:
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Usando el método de Goodman Modificado
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