Resistencia de materiales
La resistencia de materiales se encarga de estudiar el efecto de las fuerzas sobre los cuerpos deformables. En este sentido, sí es necesario tener en cuenta parámetros que dependan de cada tipo de material. De esta forma, la resistencia de materiales permite presentar a los alumnos conceptos como la tensión y la deformación, así como la ley de Hooke, que más adelante se puede aplicar a problemas relacionados con la tracción, la presión, la torsión y la flexión.
La aplicación de la fuerza externa provoca tensiones en los componentes. El entramado del material se deforma bajo la incidencia de la fuerza, comprimiéndose, alargándose, etc. El término «deformación elástica» se caracteriza por que, una vez suspendida la aplicación de la fuerza, los átomos del material vuelven a su posición original.
Demostración del teorema de Maxwell-Betti
Contenido didáctico/ensayos
- línea elástica con carga diferente
- línea elástica a diferentes condiciones de alojamiento
- demostración del teorema de Maxwell-Betti
- línea elástica en sistemas estáticamente hiperestáticas
Líneas elásticas de vigas estáticamente isostáticas e hiperestáticas en diferentes condiciones de sujeción
Contenido didáctico/ensayos
- estudio de la flexión en vigas rectas estáticamente isostáticas e hiperestáticas
- viga en voladizo
- vigas de uno, dos y tres vanos
- establecimiento de la ecuación diferencial de la línea elástica
- flexión en la viga en voladizo
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Línea de plegado de una viga; principio del trabajo virtual / analogía de Mohr
Contenido didáctico/ensayos
- líneas elásticas para vigas estáticamente determinadas o indeterminadas sometidas a carga
- determinación de la línea elástica de una viga por
- el principio del trabajo virtual (cálculo)
- la analogía de Mohr (método de Mohr basado en el área de momentos; enfoque gráfico)
- aplicación del principio de superposición de la mecánica
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Estudio de la torsión elástica de barras con sección transversal abierta y cerrada
Contenido didáctico/ensayos
- torsión de una barra
- módulo de elasticidad transversal y momento de inercia polar en la superficie
- ángulo de torsión en función de la longitud de sujeción
- ángulo de torsión en función del momento de torsión
- influencia de la rigidez a la torsión sobre la torsión
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Influencia del material, la sección transversal y la longitud de sujección en las deformaciones
Contenido didáctico/ensayos
- ensayos de flexión
- determinación del módulo de elasticidad longitudinal
- sistemas estáticamente determinados (viga sobre 2 apoyos; viga en voladizo)
- sistemas estáticamente indeterminados (viga empotrada en dos extremos)
- deformación de una viga en función de el material, la geometría (anchura del perfil, altura del perfil, longitud), el tipo y la separación de los apoyos
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Deformación elástica de un pórtico isostático o hiperestático bajo carga puntual; pórtico en forma de U y de S
Contenido didáctico/ensayos
- relación entre carga y deformación en el pórtico
- diferencias entre un pórtico estáticamente isostático y uno estáticamente hiperestático
- aprender la teoría de la elasticidad de primer orden para sistemas estáticamente isostáticas e hiperestáticas
- aplicación del principio de superposición de la mecánica
- aplicación del principio del trabajo virtual en el pórtico estáticamente isostático y el estáticamente hiperestático
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Principio de las fuerzas virtuales (método de magnitud de la fuerza) para determinación de la deformación
Contenido didáctico/ensayos
- comportamiento a flexión de una viga con eje curvo
- viga circular
- viga semicircular
- viga de cuadrante
- aplicación del principio de los trabajos virtuales (método de las fuerzas) para calcular los desplazamientos
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Aplicación del primer teorema de Castigliano
Contenido didáctico/ensayos
- deformación elástica de una celosía sometida a una carga puntual
- cálculo de las reacciones en los apoyos y de las esfuerzos en las barras
- teorema del trabajo y energía de deformación
- aplicación del primer teorema de Castigliano para calcular el desplazamiento en un punto definido
- es posible comprobar el desplazamiento calculado aplicando el principio del trabajo virtual
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Medición de esfuerzos de barra; comparación de fuerzas en celosías isostáticas e hiperestáticas
Contenido didáctico/ensayos
- medición de los esfuerzos de barra en una celosía plana estáticamente determinada y estáticamente sobredeterminada
- dependencia de los esfuerzos de barra del esfuerzo externo
- cantidad, dirección, punto de aplicación
- medición y determinación de las reacciones de apoyo
- comparación de la teoría y la práctica: comparación de los resultados de medición con los métodos de resolución matemáticos
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Demostración de la superficie de contacto que se forma como función de la fuerza de contacto
Contenido didáctico/ensayos
- forma resultante del área de contacto en contacto puntual con diferentes radios de abombamiento
- forma del área de contacto como función de la fuerza de contacto
- efecto de un componente adicional transversal de la fuerza de contacto
Comportamiento elástico de muelles de tracción bajo carga
Contenido didáctico/ensayos
- estudio de la proporcionalidad entre la fuerza aplicada y la variación de longitud del resorte
- determinación de las constantes del resorte
- conexión en serie de dos resortes de tracción
- estudio de la influencia de la constante del resorte en la frecuencia de un oscilador de masa-resorte
Los componentes largos y estilizados, como las barras, las vigas y los soportes, pueden adoptar un estado de equilibrio indiferente o inestable cuando se ven expuestos a una tensión de compresión provocada por una fuerza aplicada a lo largo del eje de la barra. Para definir la fuerza de pandeo en barras, el físico y matemático Leonhard Euler definió cuatro casos de pandeo típicos.
Determinación de la carga crítica de pandeo en diferentes condiciones generales
Contenido didáctico/ensayos
- determinación de la carga crítica de pandeo para el caso:
- articulación elástica
- sujeción elástica
- estudio del comportamiento de pandeo bajo la influencia
- de fuerzas transversales adicionales
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- de fuerzas transversales adicionales
Determinación de la carga crítica de pandeo: influencia de material, apoyo y fuerza transversal
Contenido didáctico/ensayos
- estudio del comportamiento de pandeo bajo la influencia
- de diversas formas de apoyo, sujeción
- de diversas secciones
- de diversos materiales
- de esfuerzos cortantes adicionales
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Verificación de la teoría de Euler sobre el pandeo: influencia de material, sección transversal, longitud y apoyo
Contenido didáctico/ensayos
- estudio del comportamiento de pandeo bajo la influencia
- de diversas formas de apoyo, sujeción
- de diversas longitudes de barra, secciones
- de diversos materiales
- fuerza transversal adicional
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Relación entre longitud de pandeo, carga de pandeo y diferentes tipos de apoyo
Contenido didáctico/ensayos
- representación de diversos problemas de pandeo
- caso de Euler 1 – extremo empotrado-libre
- caso de Euler 2 – extremo articulado-articulado
- caso de Euler 3 – extremo empotrado-articulado
- caso de Euler 4 – extremo empotrado-empotrado
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Equipos de ensayo para analizar componentes en los que se producen dos o varios esfuerzos sencillos al mismo tiempo.
Estudio de la flexión recta y oblicua así como de la carga combinada de flexión y torsión
Contenido didáctico/ensayos
- producto de inercia (Iyz) y el momento principal de inercia en superficie (Iy, Iz)
- las hipótesis de Bernoulli
- flexión simétrica en una viga (un eje)
- con sección transversal en I
- con sección transversal en L
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Fatiga multiaxial de probetas mediante flexión y torsión
Contenido didáctico/ensayos
- generación de esfuerzos en varios ejes en probetas de metales dúctiles:
- acero, cobre, latón, aluminio
- generación de diversos momentos de carga
- momento flector puro
- momento de torsión puro
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A continuación, se explicarán dos métodos para el análisis experimental de esfuerzos y deformaciones no destructivo:
- el procedimiento eléctrico de medición de la elongación con ayuda de galgas extensométricas para la determinación indirecta de las tensiones reales
- el procedimiento fotoelástico para la representación directa de la distribución de las tensiones
Ensayos de tracción, flexión y torsión con punto de medición para galgas extensométricas y circuito de puente completo
Contenido didáctico/ensayos
- fundamentos de la medición con galgas extensométricas
- diversos tipos de galgas extensométricas y técnicas de aplicación
- calcular deformaciones longitudinales debidas atracción, flexión y torsión
- relación entre la deformación longitudinal y la variación de la resistencia eléctrica en una galga extensométrica
- con FL 100.01, FL 100.02, FL 100.03: determinación del módulo de elasticidad de diversos materiales a partir de los datos de medición de un ensayo de tracción
Equipo completo para practicar el manejo con la técnica de medición con galgas extensométricas
Contenido didáctico/ensayos
- fundamentos de la medición de magnitudes mecánicas a través de métodos eléctricos
- preparación del punto de medición
- elección de una galgas extensométrica apropiada
- fijación, conexionado y cableado de galgas extensométricas en piezas sometidas a esfuerzos mecánicos
- protección de los puntos de medición con galgas extensométricas contra factores externos
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Calibración de una galga extensométrica: medición de deflexiones y deformaciones
Contenido didáctico/ensayos
- fundamentos de la medición con galgas extensométricas
- medición de la deflexión con ayuda de un reloj de comparación
- determinación del factor de galga de galgas extensométricas factor k
Curvatura y deformación de una membrana sometida a esfuerzo; membrana con aplicación de galgas extensométricas
Contenido didáctico/ensayos
- medición de elongaciones radiales y tangenciales con galgas extensométricas
- medición de flexiones con un reloj de comparación
- cálculo de tensiones a partir de las deformaciones medidas: tensión radial, tensión tangencial
- determinación de la dirección de la tensión principal
- aplicación del círculo de Mohr para determinar las elongaciones principales
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Tensión axial y circunferencial a partir de las deformaciones medidas; recipiente con aplicación de galgas extensométricas
Contenido didáctico/ensayos
- medición de las deformaciones con galgas extensométricas
- aplicación de los círculos de Mohr de tensiones y deformaciones, determinación de la elongación principal
- determinación de las tensiones principales: tensiones axiales y circunferenciales según magnitud y dirección
- en un depósito abierto (tubo)
- en un recipiente cerrado (caldera)
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Estado de tensión en tres ejes en la pared del recipiente; recipiente con aplicación de galgas extensométricas en la superficie y a lo largo del espesor de la pared
Contenido didáctico/ensayos
- medición de deformaciones con galgas extensométricas
- aplicación del círculo de Mohr para el estado de tensión en tres ejes
- determinación de la distribución de tensiones normales en
- dirección radial, tangencial y axial
- estudio de las relaciones existentes entre deformaciones, presión y tensiones en el estado de tensión en tres ejes
Tratamiento de señales de medición analógicas para análisis de tensiones FL 120 a FL 140 o para las celosías de GUNT
Contenido didáctico/ensayos
- amplificación de las señales procedentes de puntos de medición con galgas extensométricas
- procesamiento de los valores medidos en el PC
- evaluación de ensayos relacionados con el análisis de tensiones y esfuerzos, en combinación con: FL 120, FL 130, FL 140
- evaluación de medición relacionados con fuerzas en estructuras de celosía, en combinación con: SE 130, SE 110.21, SE 110.22
Ilustración de tensiones mecánicas en modelos bajo diferentes cargas
Contenido didáctico/ensayos
- en combinación con accesorios o modelos de fabricación propia:
- generación de estados de tensión planos en diferentes modelos sometidos a carga: flexión, tracción, esfuerzo de compresión
- estudio de distribuciones de tensiones con luz lineal o circularmente polarizada
- interpretación de imágenes de líneas obtenidas en el ensayo de fotoelasticidad: concentraciones de tensión, puntos cero, ejes neutros, zonas con tensión constante, gradientes de tensión
- determinación gráfica y matemática de las tensiones que se producen
Representación de desarrollos de tensiones con equipo de demostración como pieza sobrepuesta para retroproyector
Contenido didáctico/ensayos
- generación de estados de tensión planos en diferentes modelos sometidos a carga
- esfuerzo de compresión
- carga de tracción
- estudio de distribuciones de tensiones con luz lineal o circularmente polarizada
- interpretación de imágenes de líneas obtenidas en el ensayo de fotoelasticidad
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