Universidad Nacional De Trujillo

FACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA DE INGENIERÍA MECÁNICA

PRACTICA GUIADA Nº5

Curso :

DISEÑO DE ELEMENTOS DE MAQUINAS I

Docente :

Dr.Jorge A. Olortegui Yume

Ciclo :

NIVELACION

Integrantes :

1. JULCA ULLOA JESUS

2. MARTIN ZAVALETA BRYAN WILSON

3. SALAZAR MUÑOZ WILLY

TRUJILLO-PERÚ

2015

SOLDADURAS A TOPE O DE FILETEUna barra de acero de 5/16 pulg de espesor esta soldad a un soporte vertical, como se muestra en la figura. ¿Cuál es el esfuerzo cortante en la garganta de las soldaduras, si la fuerza F es 32 kip?

Los elementos de la unión de la barra son de acero 1018 laminado en frio y del soporte vertical de acero 1018 laminado en caliente. ¿Cuál es la carga permisible en la estructura soldada debido a la incorporación del metal del elemento en las soldaduras?

Solución

A. Tenemos que la fuerza F=32kip, hallamos el esfuerzo cortante en la garganta de la soldadura. Según los datos del problema sabemos que:

F=32kip h= 5/16 pulg l= (2 x 4) pulg (es la longitud total del cordón circundante)

Luego reemplazamos los datos en la ecuación para obtener el esfuerzo cortante en la garganta de la soldadura.

τ=√2 .Fh .l

= √2 .(32)(5 /16) .(2 x 4)

=18.1019Kpsi

B. para encontrar la carga permisible haremos uso de las tablas presentadas en el libro de Shigley.

De la tabla anterior obtenemos los datos siguientes:

HC ( laminadoen caliente )→Sut=58Kpsi∧S y=32Kpsi (soporte vertical) CD (estirado en frio )→Sut=64 Kpsi∧Sy=54Kpsi (barra horizontal)

Ahora teniendo estos datos procedemos a utilizar la siguiente tabla (para el esfuerzo cortante en soldadura tipo filete).

De donde obtenemos que el esfuerzo cortante estará en un rango determinado como sigue:

τ=⟨ 0.30Sut|0.40 Sy ⟩

Ahora reemplazando los valores de Sut y S ypara los materiales base. (Barra horizontal y vertical) por simple inspección no damos cuenta de que los menores esfuerzos soportados están en la soporte vertical y son con estos valores que determinamos el esfuerzo cortante permisible que podrá soportar el material de aporte (soldadura). Reemplazando los valores tenemos lo siguiente:

τ=⟨ 0.30 (58Kpsi )|0.40 (32Kpsi )⟩

τ=⟨17.4Kpsi|12.8Kpsi ⟩

Entonces el esfuerzo permisible es τ=12.8Kpsi; luego reemplazando en la ecuación:

τ=√2 .Fh .l

Podremos encontrar la carga permisible de la estructura. Veamos:

12.8= √2. F(5/16). (2x 4)

⟹F=22.6274 kip

Luego la carga permisible de la estructura es 22.6274 kip

ESFUERZOS EN UNIONES SOLDADAS SUJETAS A TORSIÓNUna barra de acero de 3/4 pulg de espesor, usada como viga, está soldada a un soporte vertical mediante dos soladuras de filete, como se ilustra en la figura.

a) Calcule la fuerza de flexión segura F si el esfuerzo cortante permisible en las soldaduras es de 20 kpsi.

b) En el inciso a) se determinó una expresión simple de F, en términos del esfuerzo cortante permisible. Estime la carga permisible si el electrodo es E7010, la barra es de acero 1020 laminado en caliente y el soporte es de acero 1015 laminado en caliente.

Vistas del soporte soldado con la barra

Reducimos la configuración a un tipo de junta tabulados en la tabla 9.1

Entonces notamos que b=d=2

De la tablas mostrada calculamos el área :A=1.414hd=1.414∗( 516 )∗2=0.884 pulg2

Esfuerzo cortante primario

τ y'=V

A= F

0.884=1.13F kpsi

Hallamos el esfuerzo cortante secundario

Ju=d (3b2+d2)

6=

2[3 (2¿¿2)+22¿]6

=5.333 pulg3

J=0.707hJ u=0.707¿

τ ' ' x=τ ' ' y=Mr yJ

=7F (1 )1.18

=5.93F kpsi

Esfuerzo cortante Máximo:

τ max=√τ ' ' 2x+(τ ' y+τ' 'y )

2=F√5.932+(1.13+5.93)2=9.22F kpsi

a) Entonces la fuerza de flexión segura F para el esfuerzo permisible en las soldaduras de 20kpsi es:

F=τadm9.22

= 209.22

=2.17kip

Para el electrodo E7010 de la tabla 9-6, τ adm=21kpsi

De Tabla A-20, obtenemos las resistencias últimas y de fluencia de la barra y del soporte de acero:

HR 1020 (barra) : Sut=55kpsi , S y=30kpsi

HR 1015 (soporte): Sut=50kpsi , S y=27.5kpsi

Las resistencias ultima y de fluencia del electrodo lo obtenemos de la Tabla 9-3 con E 7010 Sut=70kpsi , S y=57kpsi

Con las consideraciones de la Tabla 9-4, obtenemos el esfuerzo cortante admisible:

τ adm=min [0.30 (50 ) ,0.40 (27.5 ) ]=min [ 15 ,11 ]=11kpsi

b) Entonces la carga admisible es:

F=τadm9.22

= 119.22

=1.19kip

ESFUERZOS EN UNIONES SOLDADAS SUJETAS A FLEXIÓNRealizar una evaluación de la adecuación del voladizo soldado cargado estáticamente con 500 lbf representados en fig.9-20. El voladizo está hecho de acero AISI 1080 HR y se suelda con 3/8 in en soldadura en ángulo como se muestra en la figura. Se utilizó un electrodo E6010, y el factor de diseño era 3,0.

(a) Utilizar el método convencional para el metal de soldadura.

(b) Utilizar el método convencional para la fijación (viga en voladizo) metal.

(c) Use el código de soldadura para el metal de soldadura.

RESISTENCIA MINIMA DEL MATERIAL DE APORTE (ELECTRODO)

TABLA 1

Designacion resistencia a la límite de fluencia % elongacion

AWS traccion kpsi(MPa) kpsi(MPa)

E60xx 62(427) 50(345) 17-25

E70xx 70(482) 57(393) 22

E80xx 80(551) 67(462) 19

E90xx 90(620) 77(531) 14-17

E100xx 100(689) 87(600) 13-16

E120xx 120(827) 107(737) 14PROPIEDADES A LA FLEXION DE UNIONES DE SOLDADURAS DE FILETE

TABLA 2

Solución

(a)

De la tabla 1 puedo obtener los siguientes datos:

A=1.414hd

X= b/2

Y = d/2

I u = d3

6

A=1.414hd=1.414 (0.375 ) 2=1.06¿2

I u ¿ d3

6=23

6=1.33¿4

Esfuerzo cortante primario

τ ´=FA

=500(10−3)

1.06=0.472kpsi

Esfuerzo cortante secundario

τ ´ ´=MrI

=500(10−3)(6)(1)

0.353=8.50kpsi

Esfuerzo cortante total

τ=(τ ´ 2+τ ´ ´2)1/2=(0.4722+8.502)1 /2=8.51kpsi

F.S. basado en resistencia mínima y energía máxima de distorsión

n=SSyτ

=0.577(50)

8.51=3.39

Juntas tienen resistencia satisfactoria

n≥nd 3.39≥3.0

(b)

Tabla 3

σ=MIC

= Mbd2

6

=500(10¿¿−3)6

0.375(22)6

=12kpsi ¿

n=s yσ

=3212

=2.67

n<nd 2.67<3.0

(c)

De (a) τ=8.51kpsi Para un electrodo 6010

CARGAS ESTATICAS PERMISIBLES Y TAMAÑOS MINIMOS PARA JUNTAS DE FILETE (AISC-AWS)

Tabla 4

τ general=18kpsi τ<τgeneral

τ A=τB=37MPa

τC=τ D=44MPa