RESISTENCIA DE MATERIALES

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PRACTICA 10.0 DISEÑO POR ESFUERZOS CORTANTES

1. El apoyo de una viga se hizo como se muestra en la figura. Determine el espesor requerido del resalto si el esfuerzo cortante máximo tiene que ser de 6000 psi. La carga sobre el apoyo es de 21 000 lb.

2. El brazo de control inferior de un sistema de suspensión automotriz está conectado al bastidor por medio de pasador redondo de acero de 16 mm de diámetro. Dos lados del brazo transfieren cargas del bastidor al brazo, como se ilustra en la figura. ¿Cuánta fuerza cortante podría soportar el pasador si se hace de acero AISI 1040 estirado en frío y se desea un factor de diseño de 6 basado en la resistencia a la cedencia?

3. Se utiliza un punzón circular para perforar un agujero de 20.0 mm de diámetro en una lámina de acero AISI 1020 laminado en caliente con espesor de 8.0 mm. Calcule la fuerza requerida para sacar el material necesario.

4. Determine la fuerza requerida para entresacar

metal de la forma mostrada en la figura de una

lámina de acero AISI 1020 laminado en caliente de 5.0 mm de espesor.

5. Determine la fuerza requerida para entresacar metal de la forma mostrada en la figura de una lámina de aluminio 3OO3-H18 de 0.194 in de espesor.

6. Se talla una muesca en una pieza de madera como se muestra en la figura para soportar una carga externa de 1800 Ib. Calcule el esfuerzo cortante en la madera. ¿Es segura la muesca? (Vea el apéndice A-19.)

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7. Para la palanca mostrada en la figura llamado mecanismo de campana, calcule el diámetro requerido del pasador A si la carga se repite y el pasador es de cobre al berilio C17200, duro. Las cargas se repiten muchas veces.

8. Para la estructura mostrada en la figura, determine el diámetro requerido de cada pasador de acero AISI 1020 estirado en frío. Cada pasador está sometido a cortante doble y la carga es estática.

9. Una palanca como la mostrada en la figura se utiliza para generar una gran fuerza mecánica para alzar máquinas pesadas. Un operario puede ejercer una fuerza de 280 lb en el mango. Calcule la fuerza de levantamiento y el esfuerzo cortante en el eje de la rueda.

10. La figura muestra un fleje de acero con agujeros y ranuras entresacados de él. El fleje también se entresacó de una lámina más grande de aleación de aluminio 3003-H12, de 1.40 mm de espesor. Calcule la fuerza total requerida para producir la pieza si el recorte se realiza en un golpe.

11. La figura muestra un yunque para un martillo de impacto retenido en un dispositivo por un pasador circular. Si la fuerza tiene que ser de 500 lb, especifique un diámetro adecuado para el pasador de acero AISI 1040 WQT 900.

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12. La figura se muestra una brida de acero forjada integrada con el eje, el cual tiene que someterse a torsión. Se utilizan ocho pernos para acoplar la brida a otra. Suponga que cada perno soporta una carga igual. Calcule el par de torsión máximo permisible en el acoplamiento si el esfuerzo cortante en los pernos no debe exceder de 6000 psi.

13. Calcule la fuerza requerida para entresacar por completo la forma mostrada en la figura de una gran lámina de acero de 0.085 in de espesor. El material es acero AISI 1020 estirado en frío.

14. La figura muestra la forma de una hoja de un cuchillo de uso general que tiene que ser recortada de una lámina de acero AISI 1080 OQT 900. La hoja es de 0.80mm de espesor. Calcule la fuerza requerida para entresacar la forma de la lámina.

15. Una sección de un tubo esta soportada por una estructura en forma de silla, la que, a su vez, esta soportada por dos pasadores de acero, como se ilustra en la figura. Si la carga sobre la silla es de 42 000 lb, determine el diámetro requerido y la longitud de los pasadores. Use acero AISI 1040 estirado en frio.

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Considere tanto esfuerzo cortante como esfuerzo de apoyo.

16. La figura muestra el diseño del extremo inferior del miembro estructural. Use la carga, mostrada en la figura y asuma que es estática. El miembro 1 es de aleación de aluminio 6061-T4; el miembro 2 es de aleación de aluminio 2014-T4, el pasador 3 es de aleación de aluminio 2014-T6. Realice los siguientes análisis.

Evalúe el miembro 1 en cuanto a seguridad a tensión en el área de los barrenos para pasador.

Evalúe el miembro 1 en cuanto a seguridad a esfuerzo de apoyo en el pasador.

Evalúe el miembro 2 en cuanto a seguridad a esfuerzo de apoyo en el pasador.

Evalúe el pasador 3 en cuanto a seguridad a esfuerzo de apoyo.

Evalúe el pasador 3 en cuanto a seguridad a esfuerzo cortante.

17. La figura ilustra un tipo de cadena utilizada en bandas transportadoras. Todos los componentes son de acero AISI 1040 estirado en frío. Evalúe la fuerza de tensión permisible en la cadena con respecto a:

a) Cortante del perno

b) Apoyo del pasador en las placas laterales

c) Tensión en las placas laterales

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18. La figura muestra dos platos conectados por dos remaches. Los platos son de aluminio 6061-T6 y los remaches de aluminio 2014-T4. Evalúe la fuerza máxima permisible en la conexión para satisfacer los siguientes criterios de diseño:

El esfuerzo cortante en el remache no puede exceder de 4 de la resistencia máxima a cortante.

El esfuerzo de tensión en los platos no puede exceder la resistencia a la cedencia.

El esfuerzo de apoyo en cualquiera de los platos o los remaches no puede exceder el esfuerzo de apoyo de diseño según la ecuación 3-26.

19. Para la armadura ilustrada en la figura, calcule las fuerzas en todos los miembros. A continuación, para los miembros sometidos a fuerzas de tensión proponga un diseño en cuanto a su material y forma y dimensiones de su sección transversal. Considere cómo se conectará cada miembro a miembros adyacentes en las juntas de pasados.