UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE INGENIERÍA PROGRAMA DE ESTUDIO MANUFACTURA III 10 10 Asignatura Clave Semestre Créditos INGENIERÍA MECÁNICA E INDUSTRIAL MATERIALES Y MANUFACTURA INGENIERÍA MECÁNICA División Departamento Licenciatura Asignatura: Horas/semana: Horas/semestre: Obligatoria Teóricas 4.0 Teóricas 64.0 Optativa X Prácticas 2.0 Prácticas 32.0 Modalidad: Curso teórico-práctico Total 6.0 Total 96.0 Seriación obligatoria antecedente: Elementos de Mecánica del Medio Continuo, Materiales II, Manufactura II Seriación obligatoria consecuente: Ninguna Objetivo(s) del curso: El alumno conocerá las bases fisicomatemáticas que permiten el modelado de procesos de conformado mecánico y colada, de tal forma que, el alumno desarrollará los sistemas de ecuaciones diferenciales que describen los fenómenos de conformado mecánico y colada, así como la solución de estos. El alumno aplicará paquetería comercial en la solución de este tipo de problemas. Temario NÚM. NOMBRE HORAS 1. Introducción 0.5 2. Mecánica de los cuerpos deformables (principios generales) 7.5 3. El sólido elástico y sus ecuaciones constitutivas 4.0 4. Comportamiento viscoelástico 4.0 5. Criterios de fluencia 4.0 6. Teoría de la plasticidad 4.0 7. Métodos de análisis 16.0 8. Método del elemento finito 12.0 9. Modelado de los procesos de corte 4.0 10. Modelado de los procesos de colada de los metales 8.0 64.0 Actividades prácticas 32.0
Total 96.0 (2/6) 1 Introducción Objetivo: El alumno conocerá la metodología empleada para el desarrollo del curso y los conocimientos que deben ser adquiridos a través de este. 1.1 Introducción. 2 Mecánica de los cuerpos deformables (principios generales) Objetivo: El alumno conocerá los conceptos de mecánica del medio continuo que son empleados para el modelado de los procesos de colada y de conformado mecánico. 2.1 Conservación de masa. 2.2 Conservación de cantidad de movimiento. 2.3 Conservación de energía. 2.4 Desigualdad de Clausius Duhem. La segunda ley de la termodinámica. 3 El sólido elástico y sus ecuaciones constitutivas Objetivo: El alumno desarrollará las ecuaciones constitutivas para un sólido elástico y lineal. 3.1 Comportamiento elástico. 3.2 Sólido elástico lineal, homogéneo e isotrópico. Su ecuación constitutiva. Ecuación de Navier. Movimiento de ondas elásticas a través del sólido. Casos de aplicación del modelo. 3.3 Sólido elástico lineal, homogéneo y monotrópico. Su ecuación constitutiva. Características de su comportamiento. Casos de aplicación. 3.4 Sólido elástico lineal, homogéneo y ortotrópico. Su ecuación constitutiva. Características de su comportamiento. Casos de aplicación. 3.5 Sólido elástico lineal, homogéneo y transversalmente isotrópico. Su ecuación constitutiva. 4 Comportamiento viscoelástico Objetivo: El alumno conocerá los modelos utilizados para describir comportamientos viscoelásticos, así como las ecuaciones diferenciales características. Estas se desarrollaran a partir de las analogías de comportamiento elástico, viscoso, rígido plástico, elastoplástico. 4.1 Sólido de Maxwell. 4.2 Sólido de Kelvin. 4.3 Modelo de tres elementos. 4.4 Modelo de cuatro elementos. 4.5 Modelo de Maxwell generalizado. 4.6 Modelo de Kelvin generalizado. 4.7 Deformación triaxial. 5 Criterios de fluencia Objetivo: El alumno conocerá y aplicará los distintos criterios que describen el inicio del flujo plástico en los metales.
(3/6) 5.1 Criterios de falla. La fluencia como condición de falla en el metal. 5.2 Criterio de Tresca o del cortante máximo. Limitaciones en cuanto a su precisión. Lugar geométrico de la fluencia. Su representación en función de invariantes. 5.3 Criterio de Von Mises-Henky o de la energía de distorsión. Concordancia con datos experimentales. Lugar geométrico de la fluencia. 5.4 Efecto del endurecimiento y la anisotropía del material y su representación en el lugar geométrico de la fluencia. 6 Teoría de la plasticidad Objetivo: El alumno aplicará las ecuaciones empleadas en la descripción del flujo plástico y elastoplástico. 6.1 El sólido elastoplástico, rígido-plástico, rígido plástico sin endurecimiento. 6.2 Ecuaciones de Levy-Mises. 6.3 Ecuaciones de Prandtl-Reuss. 6.4 Teoría del potencial plástico. 6.5 Endurecimiento isotrópico, endurecimiento cinemático. 6.6 Relaciones generales esfuerzo-deformación para deformación plástica. 7 Métodos de análisis Objetivo: El alumno conocerá los diferentes métodos empleados en el análisis de los procesos de conformado mecánico de los metales. Conocerá sus aplicaciones y limitaciones y la necesidad de modelar y simular de la forma más precisa. 7.1 Objetivos y metodológica del modelado. 7.2 Método del planchón. 7.3 Método del límite superior. 8 Método del elemento finito Objetivo: El alumno conocerá los fundamentos del método del elemento finito y su aplicación en la solución de sistema de ecuaciones diferenciales. Desarrollará sistemas que permitan, para el caso de sistemas lineales, la solución de sistemas uniaxiales y biaxiales. 8.1 Conceptos básicos. 8.2 Solución de modelos elásticos uniaxiales. 8.3 Solución de modelos elásticos biaxiales. 8.4 Modelos rígido-plásticos uniaxiales. 8.5 Modelos elastoplásticos uniaxiales. 8.6 Modelado del corte de metales. 8.7 Modelado de la zona de deformación y de la interfaz herramienta-viruta. 8.8 Distribución de esfuerzos en la interfaz herramienta-viruta. 9 Modelado de los procesos de corte Objetivo: El alumno distinguirá la acción de las fuerzas que se producen sobre la rebaba y llevan a que esta se desprenda. 9.1 Mecánica del maquinado. 9.2 Formación de la rebaba. 9.3 Modelo de corte ortogonal.
(4/6) 9.4 Aproximación por límite superior y líneas de deslizamiento. 9.5 Trabajo virtual en las operaciones de corte. 9.6 Modelos tridimensionales. 9.7 Temperatura en la rebanada y superficie de corte. 9.8 Fluido de corte. 9.9 Materiales para las herramientas. Su vida útil. 9.10 Análisis experimental del proceso. 9.11 Geometría de la herramienta. 9.12 Maquinado con abrasivo. 9.13 Procesos no tradicionales. 10 Modelado de los procesos de colada de los metales Objetivo: El alumno simulará por métodos numéricos los fenómenos que se presentan durante la colada y solidificación de los metales. 10.1 Concepto básico de mecánica de fluidos. 10.2 Ecuaciones de Navier-Stokes. 10.3 Dinámicas de fluidos. 10.4 Dinámica de fluidos computacional. 10.5 Transferencia de calor. 10.6 Modelado de la dinámica del llenado de moldes. 10.7 Solidificación de metales y aleaciones su modelado. 10.8 Solución analítica para solidificación en estado estable. 10.9 Solución analítica para solidificación fuera del estado estable. 10.10 Discretización de los modelos. 10.11 Método de diferencias finitas, implícito y explicito. 10.12 Formulación de volúmenes de control. 10.13 Modelado por volúmenes finitos. 10.14 Paquetería comercial para la simulación de llenado y solidificación. Bibliografía básica Temas para los que se recomienda: KOBAYASHI, S., OH, S., ALTAN, T. Metal Forming and The Finite-Element Method 1,2,3,11,12,13 Oxford University Press, 1989. ROWE, G. W. Elements of Metalworking Theory 1,2,3,5,6 Hodder Arnold, 1979. ROWE, G. W., STURGESS, C. E. N., HARTLEY, P., PILLINGER, I. Finite-Element Plasticity and Metalforming Analysis 1,2,3,11,12 Cambridge, England. Cambridge University Press, 2005.
(5/6) SINDO, K. Transport phenomena and Materials processing 13,14 John Wiley and Sons, 1996. WAGONER R. H., Chenot J. L. Metal Forming Analysis Cambridge, England Cambridge University Press, 2005. Todos Bibliografía complementaria Temas para los que se recomienda: AVITZUR, B. Metal Forming. The Application of Limit Analysis 6,7,8,9 (Manufacturing Engineering and Materials Processing Marcel Dekker, 1980. CHAKRABARTY, J. Applied Plasticity 1,2,3,11,12 2nd edition Springer, 2009. HILL, R. The Mathematical Theory of Plasticity 1,2,3 Oxford University Press, 1998. KHAN, A. S., HUANG, Sujian Cotinuum Theory of Plasticity 11,12,13 John Wiley & Sons, 1995. LUBLINER, J. Plascity Theory (Dover Books on Engineering) 1,2,3 Dover Publications, 2008. WILLIAM F., Caddell, R., Metal Forming: Mechanics and Metallurgy, Hosford 1,2,3,6,7,8,10 4th edition Cambridge, England Cambridge University Press, 2001.
(6/6) Sugerencias didácticas Exposición oral X Lecturas obligatorias X Exposición audiovisual X Trabajos de investigación X Ejercicios dentro de clase X Prácticas de taller o laboratorio X Ejercicios fuera del aula X Prácticas de campo X Seminarios X Búsqueda especializada en internet Uso de software especializado Uso de redes sociales con fines académicos Uso de plataformas educativas Forma de evaluar Exámenes parciales X Participación en clase X Exámenes finales X Asistencia a prácticas X Trabajos y tareas fuera del aula X Perfil profesiográfico de quienes pueden impartir la asignatura Licenciatura en Ingeniería Mecánica o afín, preferentemente con posgrado, con conocimientos teóricos y prácticos con amplia experiencia en el área de materiales y manufactura, con experiencia docente o con preparación en programas de formación docente.