Ing. Miguel A. Ruiz Orellana MECANICA DE MATERIALES II PLAN DE TRABAJO

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1 Ing. Miguel A. Ruiz Orellana MECANICA DE MATERIALES II PLAN DE TRABAJO INFORMACION GENERAL ASIGNATURA: MECANICA DE MATERIALES II SIGLA: MEC 2261 PRE-REQUISITOS: MEC2260 HORAS SEMANALES: 6 h DURACIÓN: 1 SEMESTRE CARRERAS: INGENIERIA MECANICA - ELECTROMECANICA HORARIO DE CLASES: LUNES HRS.: 7:15-8:30 y MIERCOLES 7:15-8:30 INFORMACION DEL DOCENTE NOMBRE DEL DOCENTE: ING. MIGUEL A. RUIZ ORELLANA CARRERA: ING. MECANICA OF. LABORATORIO DE SIMULACION CORREO ELECTRONICO: miguelruiz@utonet.edu.bo PAGINA WEB: TELÉFONO OFICINA: HORAS DE CONSULTA: LUNES 14:30-16:00 y MIERCOLES DE 14:30-16:00 PROPÓSITO DEL CURSO La materia de Mecánica de Materiales 2, se constituye en una materia fundamental dentro el programa de formación del profesional del área de Ingeniería Mecánica y Electromecánica, permitiendo esta complementar y consolidar los fundamentos del comportamiento mecánico de los distintos elementos de máquinas, mismos que serán estudiados en semestres posteriores. La materia de Mecánica de Materiales 2 se encuentra en quinto semestre del Plan de estudios de las Carreras de Ingeniería Mecánica Electromecánica. Se destaca también que en esta asignatura se analiza el comportamiento mecánico de elementos esforzados por distintos tipos de solicitaciones simultaneas, ya sean estas permanentes, pulsatorias o fluctuantes. Resaltar también que la gran mayoría de los componentes de máquinas siempre se encuentran solicitados simultáneamente por fuerzas multiaxiales, que generan esfuerzos varios, para los cuales el tener un criterio solido del tipo Plan de Trabajo Semestre Página 1

2 de análisis a realizar es fundamental para dar soluciones sólidas en una problemática particular. Aporta además dentro el perfil profesional, cuando este menciona: El Ingeniero Mecánico es un profesional que posee una sólida formación integral, que le permite adaptarse al cambio y a las renovaciones permanentes del conocimiento y sus aplicaciones tecnológicas su solida formación le permite Diseñar, proyectar, realizar estudios de factibilidad, planificar, instalar, operar, mantener, reparar, modificar y transformar sistemas mecánicos destinados a la generación, transformación, regulación, conducción y aplicación de la energía mecánica. Mecánica de Materiales 2, aporta a cumplir con los objetivos trazados por la Carrera de Ingeniería Mecánica Electromecánica, cubriendo el objetivo específico enunciado como: Capacitar al estudiante para analizar, diseñar y mantener maquinaria y equipo: metal mecánico, energético, minero, agropecuario, manufacturero y de transporte, mediante el conocimiento de las propiedades de los materiales, de los procesos de fabricación y de las normas y técnicas de diseño, selección de materiales y mantenimiento. De esta manera se formula los objetivos de la asignatura como: OBJETIVOS DE LA ASIGNATURA Esta asignatura permite al alumno: determinar los valores de esfuerzos a los que están sometidos los elementos estructurales y de máquinas, debido a cargas compuestas; además usando las Hipótesis de Resistencia puede calcular los esfuerzos admisibles respetando los criterios de normalización técnica, siendo capaz también de analizar la Fatiga de los materiales. Plan de Trabajo Semestre Página 2

3 DESCRIPCION DEL CURSO SEGÚN EL DOCENTE En Ingeniería regularmente se realiza dos trabajos: a) cuando los equipos o elementos ya están construidos se realiza una evaluación de su capacidad resistente de los mismos para dar un veredicto si está o no en condiciones de seguir trabajando, b) un segundo caso es cuando el equipo no existe y se debe diseñar y construir, en este caso debemos dimensionar los componentes del mismo. En ambos casos nos encontramos frecuentemente con piezas solicitadas por fuerzas multiaxiales, bidimensional o tridimensionalmente, que provocan esfuerzos flectores con esfuerzos cortantes y esfuerzos de torsión y tracción a la vez; por cuanto querer analizar estos elementos simplificando u obviando estas solicitaciones nos puede llevar a cometer graves errores de dimensionado que pueden repercutir en un fallo del elemento y por consiguiente del equipo o estructura. En el curso de Mecánica de Materiales II, se estudiará el comportamiento de estos Elementos de máquinas o estructurales de tal forma que seamos capaces de analizar los mismos por tensiones complejas, además también de su comportamiento de los mismos a fatiga. Por otro lado si bien el área de estudio de Ingeniería Mecánica Electromecánica es amplio (comprende el área: térmica, sólidos, fluidos, automatización, energías alternativas), una de las áreas que por necesidad y competencia debe conocer bien es justamente la Mecánica de Materiales, por lo que en la asignatura se reforzará los conocimientos adquiridos anteriormente. La materia presentará las siguientes modalidades de desarrollo: Clases magistrales (sobre todo introductorias al tema) Trabajo en grupos y exposiciones de los resultados de estos (para profundizar los temas) Trabajo de campo (proyecto de la materia o casos de estudio) Esta asignatura requiere del mayor compromiso por parte del Docente y del Estudiante para su real aprovechamiento del contenido a llevar. CONTENIDO MINIMO 1. Resistencia compuesta de una barra recta de gran rigidez. 2. Flexión longitudinal (pandeo). 3. Barras curvas planas. 4. Método energético de cálculo de sistemas elásticos. Plan de Trabajo Semestre Página 3

4 5. Cálculo de tubos de paredes gruesas. 6. Acción dinámica de las fuerzas. 7. Tensiones alternadas (Resistencia a la fatiga). 8. Concentración de esfuerzos a fatigas. SELECCIÓN Y ORGANIZACIÓN DE CONTENIDOS CAPITULO 1 FLEXIÓN RECTA TRANSVERSAL Preparar al estudiante para que pueda calcular y analizar vigas de sección variable, asi como resolver vigas hiperestáticas y vigas continuas. El alumno tendrá competencia en el análisis de: Vigas de sección variable Vigas hiperestáticas Vigas continuas. Método de Yasinski Energía potencial de la deformación elástica en la flexión. Estudio de casos de Vigas y sus soluciones matemáticas. Trabajo en grupo para resolver vigas de construcciones ya existentes. CAPITULO 2 RESISTENCIA COMPUESTA DE UNA BARRA RECTA DE GRAN RIGIDEZ Capacitar al estudiante para resolver y analizar elementos sometidos a resistencia compuesta en todas sus variantes. El estudiante es capaz de resolver: Flexión combinada Tracción o compresión y flexión combinadas Tracción o compresión y torsión combinadas Torsión y flexión simultáneas Caso general de resistencia compuesta Resortes helicoidales cilíndricos de tracción o compresión Estudio de casos de elementos sometidos a resistencia compuesta y sus soluciones matemáticas. Trabajo en grupo para resolver elementos sometidos a resistencia compuesta de maquinaria existente. CAPITULO 3 FLEXIÓN LONGITUDINAL PANDEO Introducir al estudiante al cálculo y diseño de elementos esbeltos sometidos a compresión. El estudiante está capacitado para seleccionar y diferenciar: Los Coeficiente por el tipo de apoyo Las Cargas y tensiones críticas de Euler Analizar las Ecuaciones empíricas La Esbeltez Plan de Trabajo Semestre Página 4

5 La Flexión longitudinal y transversal combinada Análisis de casos de estudio de elementos de pandeo y planteamiento de soluciones. Trabajo en grupo. CAPITULO 4 BARRAS CURVAS PLANAS Dar a conocer al estudiante las bases para análisis de Barras curvas planas. El estudiante puede analizar: Esfuerzo cortante, esfuerzo normal y momento flector en vigas Curvas. Fórmulas frecuentes Tensiones en vigas curvas Factor de corrección de Wilson Quereau Estudio de caso de elementos curvos sometidos a esfuerzos compuestos. CAPITULO 5 MÉTODO ENERGÉTICO DE CÁLCULO DE SISTEMAS ELÁSTICOS Introducir al estudiante en el análisis de estructuras y elementos mecánicos por el método de Sistemas Elásticos El estudiante tendrá base en: Determinación de los desplazamientos elásticos generalizados Cálculo de sistemas hiperestáticos Cálculo de anillos planos de paredes gruesas Desarrollo del análisis de tensiones de elementos simples por el Método de Elementos Finitos. CAPITULO 6 CÁLCULO DE TUBOS DE PAREDES GRUESAS Enseñar a los estudiantes el diseño y cálculo de tubos de paredes gruesas. El estudiante estará capacitado para analizar: Tubo cilíndrico Tubos cilíndricos compuestos Se estudiara y validará la relación de Diametro vs. Espesor menor que diez para ser considerado tubería de paredes gruesas. Debate y exposición grupal acerca de los resultados. Plan de Trabajo Semestre Página 5

6 CAPITULO 7 ACCIÓN DINÁMICA DE LAS FUERZAS Estudiar y cuantificar el efecto de la acción dinámica de las fuerzas en la generación de tensiones en los elementos mecánicos. El alumno reconoce los distintos tipos de muelles y está capacitado para dimensionar uniones elásticas. Cálculo de sólidos (sistemas) en movimiento (considerando las fuerzas de inercia) Oscilaciones elásticas Impacto Trabajo en grupo de estudio del efecto dinámico de distintas fuerzas comunes en equipos mecánicos. CAPITULO 8 TENSIONES ALTERNADAS Dar las bases a los estudiantes del análisis y calculo de elementos mecánicos a tensiones de fatiga. El estudiante reconocerá los distintos casos de esfuerzos a fatiga y podrá realizar el cálculo de la resistencia en el caso de un estado tensional lineal y del deslizamiento puro (torsión), además del cálculo de la resistencia en el caso de un estado tensional complejo. Estudio de los diversos factores que intervienen en el diseño a fatiga. METODOLOGIA DE ENSEÑANZA Para el desarrollo de la materia, se recurrirá a exposiciones magistrales, sobre todo como introducción al tema de estudio. También se empleará trabajo grupal para realizar la extensión del tema estudiado, así como para analizar casos de estudio. Se recurrirá a debates generales para clarificar los conceptos, y aplicaciones de los elementos de máquinas. MEDIOS DE ENSEÑANZA Se empleará la pizarra electrónica en las exposiciones magistrales, la pizarra acrílica para apuntes de los debates grupales y la página web como medio de comunicación constante para revisar el tema avanzado, descargar las prácticas y artículos de aporte al tema en cuestión. Plan de Trabajo Semestre Página 6

7 RECURSOS PARA EL CURSO BIBLIOGRAFIA OBLIGADA HIBBELER, R Mecánica de Materiales. México. Prentice Hall. RILEY, W. y MORRIS, D Mecánica de Materiales. México. Limusa. MIROLIUBOV Resistencia de Materiales. URRS. MIR. V. I. FEODOSIEV Resistencia de Materiales. URRS. MIR. BIBLIOGRAFIA RECOMENDADA GERE, J Mecánica de Materiales. México. Ed. Thomson MOTT, R Resistencia de Materiales Aplicada. México. Prentice Hall. BEER, F. y JONSON, R Mecánica de Materiales. Colombia. McGraw Hill. PAGINA WEB POLITICAS DE ASISTENCIA, CONDUCTA Y EVALUACION POLITICAS DE ASISTENCIA La asistencia no tiene carácter obligatorio, sin embargo el docente no se responsabiliza de los puntos perdidos por no realizar las actividades grupales de clase. Se dará una espera de 15 minutos para ingresar a la clase, después de ello, no se admitirá el ingreso a ningún estudiante. De igual forma, si el docente se retrasa con más de 15 minutos, el estudiante puede disponer de su tiempo por ese periodo. POLITICAS DE CONDUCTA No es permitido en clase que el estudiante este mascando chicle, use celulares, ingiera bebidas o comidas, utilice gorros, fume o hable con otro compañero de temas fuera del de estudio. Se respetará sobre todo la sesión de enseñanza aprendizaje de la clase. POLITICAS DE EVALUACION Todo alumno que copie un trabajo o un examen, será retenido y sancionado con la nulidad del trabajo o examen. Plan de Trabajo Semestre Página 7

8 EVALUACION Evaluación del proceso enseñanza aprendizaje: Evaluaciones Parciales: x Nº de evaluaciones parciales: 5 Examen final: NO Prácticas: x Nº de prácticas: 10 Laboratorios: NO Nº de laboratorios: 0 Proyectos: Nº de proyectos: 1 Disertaciones e Informes: x Nº de Dis. 8 ASPECTOS A SER EVALUADOS: Se evaluará continuamente: Conocimientos Habilidades Participación en clase Creatividad y Criterio PONDERACIONES DE LA EVALUACION CRONOGRAMA DEL CURSO ACTIVIDAD PONDERACION EXAMENES PARCIALES 50% PRACTICAS 20% PROYECTO O CASOS DE ESTUDIO 20% DISERTACIONES E INFORMES 10% El curso se realizara de acuerdo al diagrama de Gantt presentado a continuación: FECHAS IMPORTANTES PRIMER PARCIAL MIERCOLES 09/09/09 SEGUNDO PARCIAL MIERCOLES 30/09/09 TERCER PARCIAL MIERCOLES 19/10/09 CUARTO PARCIAL LUNES 23/11/09 QUINTO PARCIAL MIERCOLES 16/12/09 Plan de Trabajo Semestre Página 8

9 MECANICA DE MATERIALES II SEMESTRE 2/2009 Id Nombre de tarea Duración Comienzo 1 MECANICA DE MATERIALES 2 35,5 días mié 19/08/ FLEXIÓN RECTA TRANSVERSAL 11 días mié 19/08/09 3 Vigas de sección variable 1 día mié 19/08/09 4 Vigas hiperestáticas 3 días lun 24/08/09 5 Vigas continuas. Método de Yasinski 1 día mié 02/09/09 6 Energía potencial de la deformación elástica en la flexión 1 día lun 07/09/09 7 PRIMER PARCIAL 1 día mié 23/09/ RESISTENCIA COMPUESTA DE UNA BARRA RECTA DE GRAN RIGIDEZ 5 días lun 28/09/09 9 Flexión combinada 1 día lun 28/09/09 10 Tracción o compresión y flexión combinadas 0,5 días mié 30/09/09 11 Tracción o compresión y torsión combinadas 0,5 días mié 30/09/09 12 Torsión y flexión simultáneas 0,5 días lun 05/10/09 13 Caso general de resistencia compuesta 0,5 días lun 05/10/09 14 Resortes helicoidales cilíndricos de tracción o compresión 1 día mié 07/10/09 15 SEGUNDO PARCIAL 1 día lun 12/10/ FLEXIÓN LONGITUDINAL - PANDEO 4 días mié 14/10/09 17 Definiciones importantes 0,5 días mié 14/10/09 18 Coeficiente por el tipo de apoyo 0,5 días mié 14/10/09 19 Cargas y tensiones críticas de Euler 0,5 días lun 19/10/09 20 Ecuaciones empíricas 0,5 días lun 19/10/09 21 Esbeltez 0,5 días mié 21/10/09 22 Flexión longitudinal y transversal combinada 0,5 días mié 21/10/09 23 TERCER PARCIAL 1 día lun 26/10/ BARRAS CURVAS PLANAS 2 días mié 28/10/09 25 Esfuerzo cortante, esfuerzo normal y momento flector en vigas curvas 0,5 días mié 28/10/09 26 Deducción de fórmulas 0,5 días mié 28/10/09 27 Tensiones en vigas curvas 0,5 días lun 02/11/09 28 Factor de corrección de Wilson Quereau 0,5 días lun 02/11/ MÉTODO ENERGÉTICO DE CÁLCULO DE SISTEMAS ELÁSTICOS 3 días mié 18/11/09 30 Determinación de los desplazamientos elásticos generalizados 1 día mié 18/11/09 31 Cálculo de sistemas hiperestáticos 0,5 días lun 23/11/09 32 Cálculo de anillos planos de paredes gruesas 0,5 días lun 23/11/09 33 CUARTO PARCIAL 1 día mié 25/11/ CÁLCULO DE TUBOS DE PAREDES GRUESAS 2 días lun 30/11/09 35 Tubo cilíndrico 1 día lun 30/11/09 36 Tubos cilíndricos compuestos 1 día mié 02/12/ ACCIÓN DINÁMICA DE LAS FUERZAS 1 día lun 07/12/09 38 Cálculo de sólidos considerandofuerzas de inercia 0,5 días lun 07/12/09 39 Oscilaciones elásticas 0,25 días lun 07/12/09 40 Impacto 0,25 días lun 07/12/ TENSIONES ALTERNADAS 3,5 días mié 09/12/09 42 Factores principales que influyen sobre la resistencia del material a la fatiga 1 día mié 09/12/09 43 Cálculo de la resistencia en el caso de un estado tensional lineal 1,5 días lun 14/12/09 44 QUINTO PARCIAL 1 día mié 16/12/09 osto septiembre octubre noviembre diciembre ene 03/08 10/08 17/08 24/08 31/08 07/09 14/09 21/09 28/09 05/10 12/10 19/10 26/10 02/11 09/11 16/11 23/11 30/11 07/12 14/12 21/12 28/12 23/09 12/10 26/10 25/11 21/12 Proyecto: MEC. MAT. Fecha: sáb 19/09/09 Tarea División Progreso Hito Resumen Resumen del proyecto Tareas externas Hito externo Fecha límite DOCENTE: Ing. Miguel A. Ruiz Orellana Página 1