CAPITULO 1
MÉTODOS CUANTITATIVOS PARA LA SELECCIÓN DE MATERIALES
1 INTRODUCCIÓN 3
2 EVALUACIÓN INICIAL DE LOS MATERIALES 4
2.1 Análisis de los requisitos de rendimiento del material 4
2.2 Métodos Cuantitativos para la Revisión Inicial 7
3 COMPARACIÓN DE SOLUCIONES ALTERNATIVAS 11
3.1-Propiedades del Método Ponderado 11
4 SELECCIÓN DE LA SOLUCIÓN ÓPTIMA 13
5 ESTUDIO DEL CASO DE LA SELECCIÓN DE MATERIAL 13
5.1 Requisitos de Rendimiento del material 14
5.2 Evaluación inicial de los materiales 14
5.3 Comparación de soluciones alternativas 14
5.4 Selección de la solución óptima 15
6 Sustitución de materiales 19
6.1 Método Pugh 19
6.2 Análisis Costo-Beneficio 20
7 ESTUDIO DE CASO EN SUSTITUCIÓN DE MATERIALES 21
8 FUENTES DE INFORMACIÓN Y SELECCIÓN ASISTIDA POR ORDENADOR 21
8.1 Bases de datos de Materiales 22
8.2 Equipo de asistencia para hacer la selección final 22
8.3 Sistemas Expertos 23
REFERENCIAS 24
Manual de Selección de Materiales, editado por Myer Kutz
ISBN 0-471-35924-6 2002 John Wiley & Sons, Inc., Nueva York
1 INTRODUCCIÓN
Se estima que hay más de 40.000 aleaciones metálicas actualmente útiles y probablemente cerca
de ese número de no metálicos como materiales de ingeniería tales como plásticos, cerámicas y
vidrios, materiales compuestos, y los semiconductores. Este gran número de materiales y los
muchos procesos de fabricación disponibles para el ingeniero, junto con las complejas relaciones
entre la selección de diferentes parámetros, a menudo realizar la selección de un material para un
componente dado es una tarea difícil. Si el proceso de selección se lleva a cabo al azar, habrá el
riesgo de pasar por alto una posible alternativa atractiva del material. Este riesgo puede reducirse
mediante la adopción de un procedimiento sistemático de selección de material. Una variedad de
procedimientos de selección cuantitativos que se han desarrollado para analizar la gran cantidad
de datos involucrados en el proceso de selección de modo que puede hacerse una evaluación
sistemática.1-11 Varios de los procedimientos cuantitativos se puede adaptar para utilizar
computadoras en la selección de un banco de datos de materials.12-15
La experiencia ha demostrado que es deseable adoptar la toma global de decisiones,
enfoque de la ingeniería concurrente en el desarrollo de productos en la mayoría de las industrias.
Con la ingeniería concurrente, los materiales y procesos de fabricación se consideran
en las primeras etapas de diseño y se define con más precisión como el diseño
avanza desde el concepto a la realización y, finalmente, las etapas de detalle.
Figura 1 define las diferentes etapas de diseño y muestra las actividades relacionadas con la
fabricación y el proceso de selección del material. La figura ilustra el
carácter progresivo de los materiales y el proceso de selección y define tres etapas de la
la selección, es decir el examen inicial, el desarrollo y la comparación de alternativas, y
seleccionar la solución óptima. Las secciones 2, 3 y 4 de este capítulo discute estas
tres etapas de la selección de materiales y procesos con más detalle, y la Sección 5 da
un estudio de caso para ilustrar el procedimiento.
Aunque los materiales y el proceso de selección se piensan a menudo en términos de
desarrollo de nuevos productos, hay muchos otros incidentes en que la sustitución de materiales
se considera para un producto existente. Cuestiones relacionadas con la sustitución de materiales
se discuten en la sección 6 de este capítulo.
A diferencia de las ciencias exactas, donde normalmente hay sólo una única solución correcta
a un problema, selección de materiales y la decisión de sustitución requieren la consideración del
conflicto de las ventajas y limitaciones, que exigen compromisos y compensaciones, como
consecuencia, son posibles diferentes soluciones satisfactorias. Esto se ilustra por el hecho de
que los componentes similares que realizan similares funciones, pero producidos por diferentes
fabricantes, se hacen a menudo de diferentes materiales e incluso por diferentes procesos de
fabricación
2 EVALUACIÓN INICIAL DE LOS MATERIALES
En las primeras etapas de desarrollo de un nuevo producto, se pueden plantear las siguientes
preguntas: ¿Qué es? ¿Qué hace? ¿Cómo hace? Para responder a estas
cuestiones es necesario especificar los requisitos de rendimiento de las diferentes
partes involucradas en el diseño y esbozar en líneas generales el rendimiento de los principales
materiales y los requisitos de transformación. Esto permite la selección inicial de los materiales
mediante el cual ciertas clases de materiales y procesos de fabricación pueden ser eliminados y
otros elegidos como posibles candidatos.
2.1 Análisis de los requisitos de rendimiento del material
Los requisitos de rendimiento de materiales se pueden dividir en cinco grandes categorías, es
decir, los requisitos funcionales, requisitos de procesabilidad, costo, fiabilidad, y resistencia a las
condiciones de servicio.1
Requisitos funcionales
Los requisitos funcionales están directamente relacionados con las características requeridas del
parte o el producto. Por ejemplo, si la parte lleva una carga de tracción uniaxial, el límite elástico
de un material candidato puede estar directamente relacionado con la capacidad de transporte de
carga del producto. Sin embargo, algunas características de la parte del producto pueden no tener
correspondencia simple con las propiedades medibles del material, como en el caso de resistencia
al choque térmico, resistencia al desgaste, fiabilidad, etc. Bajo estas condiciones, el proceso de
evaluación puede ser bastante complejo y dependerá
Las etapas del diseño Etapas de la Selección de Materiales
Fig. 1 Etapas del diseño y las etapas de selección de materiales relacionados
Diseño preliminar y conceptual
• Traducir ideas de marketing en el diseño industrial
que conduce a la descripción general del producto:
¿Qué es? ¿Qué hace? ¿Cómo lo hace? ¿Cuánto
debería ser?
• Descomponer el producto en subconjuntos e
identificar las diferentes partes de cada subconjunto.
• Especificar la función principal de cada parte e
identificar sus necesidades fundamentales.
Evaluación inicial
• Use los requisitos críticos de cada parte para
definir los requisitos de rendimiento del material.
Empieza con todos los materiales disponibles y
estrecha hacia abajo la elección sobre la base de
las propiedades rígidas.
Configuración (realización) Diseño
• Desarrollar un esquema cualitativo de cada parte
dando sólo el orden de magnitud de las dimensiones
principales, pero que muestra las características
principales - las paredes, los jefes, las costillas, hoyos,
surcos, etc.
Comparación de soluciones alternativas
• Utilice los requisitos de material blando para
reducir aún más el campo de materiales
posibles para unos pocos candidatos óptimos
Detalle (paramétrica) Diseño
• Determinar las dimensiones de las partes sobre la base
de un material específico y un proceso de fabricación
teniendo en cuenta las limitaciones de diseño, el
proceso de fabricación, las preocupaciones de peso,
limitación de espacio, etc. El costo ahora debe ser
considerado en detalle.
• Generación de un diseño de detalle alternativo, que
requiere la selección de un diseño basado en materiales
alternativos y la evaluación con los requisitos
Selección de la solución óptima
• Utilice los materiales óptimos y se pongan
en los procesos de fabricación para hacer
diseños de detalle.
• Comparar combinaciones alternativas,
teniendo en cuenta los elementos de costo.
• Seleccionar la combinación óptima de
proceso de diseño de material de fabricación
de las predicciones basadas en pruebas simuladas de servicio o en los más estrechamente
relacionados con las propiedades mecánicas, físicas o químicas. Por ejemplo, la resistencia al
choque térmico puede estar relacionada con el coeficiente de expansión térmica, la conductividad
térmica, módulo de elasticidad, ductilidad y resistencia a la tracción. Por otro lado, la resistencia a
corrosión bajo tensión puede estar relacionada con la resistencia a la tracción, KISCC, y potencial
electroquímico.
Requisitos de capacidad de procesamiento
La procesabilidad de un material es una medida de su capacidad para ser trabajado y
conformado en una pieza acabada. Con referencia a un método de fabricación específica,
procesabilidad puede definirse como moldeabilidad, soldabilidad, maquinabilidad, etc. Ductilidad y
templabilidad puede ser relevante para la procesabilidad si el material va a ser
deformado o endurecido por tratamiento térmico, respectivamente. La proximidad de la forma de
valores requerida para la forma de productos puede ser tomada como una medida de la
procesabilidad en algunos casos.
Es importante recordar que las operaciones de tratamiento es casi siempre
afectar a las propiedades de los materiales de modo que las consideraciones de procesabilidad
están estrechamente relacionado con los requisitos funcionales.
Costo
El costo es por lo general un factor importante en la evaluación de los materiales, porque en
muchas aplicaciones hay un límite de costo destinado a un material para satisfacer los requisitos
de la solicitud. Cuando el límite de costo se supera, el diseño puede ser
cambiado para permitir el uso de un material menos costoso. El costo de procesamiento
a menudo excede el costo del material de stock. En algunos casos, un material relativamente más
caro podría llegar a producir un producto menos costoso que un material de bajo costo que es
más caro para procesar.
Requisitos de fiabilidad
La fiabilidad de un material puede ser definida como la probabilidad de que se realice
la función destinada a la expectativa de vida sin fallos. La fiabilidad de un material es difícil de
medir, porque no sólo depende inherente de las propiedades del material, pero también está muy
afectada por su producción y la historia de procesamiento.
En general, los nuevos materiales y no estándar tienden a tener menor confiabilidad que
unos ya establecidos, los materiales estándar.
A pesar de las dificultades de evaluar la fiabilidad, a menudo debe tenerse en cuenta que es una
selección importante de este factor. Las técnicas de análisis de fallas por lo general
son para utilizarse para predecir las diferentes formas en que un producto puede fallar y pueden
ser consideradas como un enfoque sistemático para la evaluación de la fiabilidad. Las causas del
fracaso de una parte por lo general se remontan a los defectos en los materiales y del servicio de
procesamiento, de defectos de diseño, condiciones inesperadas del servicio, o mal uso del
producto.
Resistencia a las condiciones del servicio
El entorno en el que el producto o pieza funcionará desempeña un papel importante,
papel en la determinación de los requisitos de rendimiento del material. Ambientes corrosivos, así
como altas o bajas temperaturas, puede afectar negativamente al rendimiento de la mayoría de
los materiales en servicio. Cuando más que un material esté involucrado en una aplicación, la
compatibilidad se convierte en un examen de selección. En una térmica el medio ambiente, por
ejemplo, los coeficientes de expansión térmica de todas las materias implicadas pueden tener que
ser similares a fin de evitar tensiones térmicas. En ambientes húmedos, materiales que estarán en
contacto eléctrico se deben elegir cuidadosamente para evitar la corrosión galvánica. En
aplicaciones en las que existe un movimiento relativo entre las diferentes partes, la resistencia al
desgaste de los materiales implicados debe ser considerada. El diseño debería proporcionar
acceso para la lubricación, de lo contrario tienen que ser utilizados materiales autolubricantes.
2.2 Métodos Cuantitativos para la selección inicial
Después de haber especificado los requisitos de rendimiento de las diferentes partes requeridas,
las propiedades de los materiales se pueden establecer para cada uno de ellos. Estas
propiedades pueden ser cuantitativas o cualitativas, esenciales o deseables. Por ejemplo, la
función de una barra de conexión en un motor de combustión interna es conectar el pistón al eje
del cigüeñal. Los requisitos de rendimiento son que debe transmitir la energía de manera eficiente
sin dejar durante la vida esperada del motor. Las propiedades esenciales de los materiales son
resistencias a la tracción y la fatiga, mientras que las propiedades deseables que deben ser
maximizadas son procesabilidad, el peso, la confiabilidad y resistencia a las condiciones de
servicio. Todas estas propiedades se deben lograr en un costo razonable. El proceso de selección
consiste en la búsqueda de los materiales o los materiales que mejor cumplen con esos requisitos.
El punto de partida para la selección de materiales es toda la gama de materiales de ingeniería.
En esta etapa, la creatividad es esencial a fin de abrir canales en diferentes direcciones y no dejar
interferir al pensamiento tradicional con la exploración de las ideas. Un acero puede ser el mejor
material para un concepto de diseño, mientras que un plástico, es mejor para un diferente
concepto, aunque los dos diseños proporcionan las mismas funciones.
Después que todas las alternativas han sido sugeridas, las ideas que son obviamente
inadecuadas se eliminan y la atención se concentra en aquellos que buscan la práctica.
Al final de esta fase, los métodos cuantitativos pueden ser utilizados para un cribado inicial
con el fin de reducir las opciones a un número manejable de evaluación detallada posterior. A
continuación se presentan algunos de los métodos cuantitativos para el cribado inicial de los
materiales.
Límites de Propiedades de los materiales
La selección inicial de los materiales se puede conseguir por la primera clasificación de requisitos
de rendimiento en dos categorías principales:
● Requisitos Rígidos
● Requisitos Suaves, o relativos
Requisitos rígidos deben ser cumplidos por el material si se ha de considerar en absoluto.
Estos requisitos pueden ser utilizados para el cribado inicial de los materiales para eliminar los
grupos inadecuados. Por ejemplo, los materiales metálicos se eliminan cuando se selecciona
materiales para aislante eléctrico. Si el aislante es flexible, el campo se redujo aún más, todos los
materiales cerámicos son eliminados. Otros ejemplos de los requisitos para materiales rígidos
incluyen el comportamiento bajo condiciones de temperatura de funcionamiento, resistencia al
medio ambiente corrosivo, ductilidad, conductividad eléctrica y térmica o aislamiento, y la
transparencia a las ondas de luz o de otras. Ejemplos de procesos de requisitos rígidos incluyen
el tamaño del lote, la tasa de producción, tamaño del producto y la forma, tolerancias y acabado
superficial. Sea o no el equipo o la experiencia para un proceso de fabricación dado, existente en
una planta también puede ser considerado como un duro requisito en muchos casos. La
compatibilidad entre los procesos de fabricación y el material es también un parámetro importante
de detección. Por ejemplo, echar planchas no son compatibles con los procesos de conformado
de chapa metálica y aceros no son fácil de procesar por fundición a presión. En algunos casos, la
eliminación de un grupo de materiales resultados en la eliminación automática de algunos
procesos de fabricación. Por ejemplo, si se eliminan los plásticos porque la temperatura de
servicio es demasiado alto, la inyección y moldeo por transferencia debe ser eliminado, ya que no
son adecuados para otros materiales.
Suave, o un familiar, están sujetos a los requisitos de compromiso y las concesiones mutuas.
Ejemplos de los requisitos blandos incluyen propiedades mecánicas, gravedad específica, y costo.
Los requisitos suaves pueden ser comparados en términos de su importancia relativa, que
depende de la aplicación en estudio.
Costo por método de Unidad de Propiedad
El costo por método de unidad de propiedad es apto para la selección inicial de las aplicaciones
donde la propiedad se destaca como el servicio más crítico.1 Como un ejemplo, consideremos el
caso de una barra de una longitud dada (L) para apoyar una tracción fuerza (F). El área en
sección transversal (A) de la barra está dada por
A = F/S (1)
donde S= tensión de trabajo de la tela, la cual está relacionada con su límite elástico
por un factor de seguridad apropiado.
El costo de la barra (C´) está dada por
C´ = CpAL =(CpFL)/S (2)
donde C= costo del material por unidad de masa
p=densidad del material
Como F y L son constantes para todos los materiales, la comparación se puede basar en el costo
de la unidad de fuerza, que es la cantidad:
[(Cp)/S] (3)
Los materiales con un menor costo por unidad de fuerza son preferibles. Si un límite superior es
establecido por la cantidad [(Cp) / S], los materiales que satisfacen esta condición puede ser
identificadas y utilizadas como posibles candidatos para un análisis más detallado en la próxima
etapa de selección.
La tensión de trabajo del material en las ecuaciones. 1, 2 y 3 están relacionadas con la estática y
el límite elástico del material ya que la carga aplicada es estática. Si la carga aplicada es alterna,
es más apropiado utilizar la resistencia a la fatiga del material.
De manera similar, la resistencia a la fluencia debe ser utilizada bajo condiciones de carga que
causan fluencia.
Ecuaciones similares a 2 y 3 se puede utilizar para comparar los materiales sobre la base
del costo por unidad de la rigidez, cuando el criterio de diseño es importante la desviación en bar.
En tales casos, S se sustituye por el módulo de elasticidad del material.
Tabla 1 Fórmulas para Estimación de Costos por Unidad de Propiedad1
Cruce Sección de Estado y de carga Costo por unidad de fuerza Costo por Unidad de Rigidez
Cilindro macizo en tensión o compresión Cp/S Cp /E
Cilindro macizo en flexión Cp /S2 / 3 Cp /E1 / 2
Cilindro macizo en torsión Cp/S2 / 3 Cp /G1 / 2
Barra cilíndrica maciza como columna esbelta — Cp /E1 / 2
Rectángulo sólido en flexión Cp /S1 / 2 Cp /E1 / 3
Recipiente de pared delgada a presión cilíndrica Cp /S —
Las ecuaciones anteriores también se pueden modificar para permitir la comparación de diferentes
materiales bajo otros sistemas de tracción de carga uniaxial. La Tabla 1 muestra algunas fórmulas
para el costo por unidad de propiedad bajo diferentes condiciones de carga basado en cualquiera
límite de elasticidad o rigidez.
MÉTODO ASHBY’S
Ashby es la selección de materiales por gráficos4,5,9,10 , también son útiles para la detección inicial
de los materiales. Figura 2 parcelas de la fuerza contra la densidad para una variedad de
materiales. Dependiendo de la geometría y el tipo de carga, una diversa S–p aplicar las relaciones,
como se muestra en la Tabla 1. Para la simple carga axial, la relación es de S /p. Para un
rectángulo sólido bajo flexión, S1/2/p aplicada, y para bajo flexión o torsión S2/3/p aplicada. Las
líneas con estas pendientes se muestran en la figura. 2. Por lo tanto, si se traza una línea paralela
a la línea S / p=C, todos los materiales que se encuentran en la línea que se desempeñan
igualmente bien en simples condiciones de carga axial. Materiales por encima de la línea son
mejores y los de abajo son peores. Un diagrama similar se pueden extraer para módulo elástico
contra densidad y fórmulas similares a los de la Tabla 1 se puede utilizar para materiales de
pantalla bajo condiciones donde la rigidez es un requisito importante.
MÉTODO DARGIE’S
La selección inicial de materiales y procesos puede ser una tarea tediosa si se realiza
manualmente a partir de manuales y catálogos de proveedores. Esta dificultad tiene
un propósito, la introducción de varios sistemas informáticos para materiales y / o selección de
proceso.12-15 Como un ejemplo ilustrativo, el sistema (MAPS 1) propuesto por Dargie et al.15 Se
describen brevemente a continuación. Para este sistema, Dargie propuso un código de
clasificación parte similar a la utilizada en la tecnología de grupo.
Los primeros cinco dígitos del código de MAPS 1 están relacionados con la eliminación de
procesos de fabricación inadecuados. El primer dígito se relaciona con el tamaño del lote.
El segundo dígito caracteriza al por mayor y depende de la dimensión mayor y si la pieza es larga
y plana, o compacto. El tercer dígito caracteriza a la forma, que se clasifica sobre la base de ser
prismática, taza de simetría axial, forma, nonaxisymmetric, y no prismáticas. El cuarto dígito se
relaciona con la tolerancia y el quinto dígito se relaciona con la rugosidad superficial
Los siguientes tres dígitos del código de MAPS 1 están relacionados con la eliminación de
materiales inadecuados. El sexto dígito se relaciona con la temperatura de servicio. El séptimo
dígitos está relacionada con la velocidad de corrosión aceptable. El octavo dígito que caracteriza
el tipo de entorno a los cuales se está expuesto.
El sistema utiliza dos tipos de bases de datos para la selección preliminar:
Fig. 2 Ejemplo de cartas de Ashby de selección de materiales (de la referencia. 10, con el permiso
del Instituto de Materiales)
● Las matrices de Idoneidad
● Matriz de compatibilidad
Las matrices de idoneidad frente a la idoneidad de los procesos y materiales para la parte en
cuestión. Cada uno de los dígitos de código tiene una matriz. Las columnas de la matriz
corresponden al valor del dígito y las filas corresponden a los procesos y materiales en la base de
datos. Los elementos de la matriz son bien 0, indicando inadecuación, o 2 indicando idoneidad.
La matriz de compatibilidad expresa la compatibilidad de las diferentes combinaciones de
procesos y materiales. Las columnas de la matriz corresponden a los materiales mientras que las
filas corresponden a los procesos. Los elementos de la matriz son 0 para las combinaciones
incompatibles, 1 para las combinaciones difíciles o inusuales, o 2 para las combinaciones
utilizadas en la práctica habitual.
Basado en parte del código, el programa genera una lista de candidatos, combinaciones de
materiales y para producir procesos. Esta lista ayuda al diseñador a identificar tempranamente
posibles alternativas en el proceso de diseño y para facilitar la fabricación del diseño.
3 COMPARACIÓN DE SOLUCIONES ALTERNATIVAS
Después de reducir el campo de los posibles materiales, utilizando uno o más de los
los métodos cuantitativos de detección iniciales descritos en la sección 2, los métodos
cuantitativos se puede utilizar para reducir aún más el campo de los posibles materiales y los
procesos coincidentes de fabricación a unos pocos candidatos óptimos que tienen buenas
combinaciones de los requisitos blandos. Varios de estos métodos se describen en las
referencias. 1 y 2 y que sigue es una descripción de uno de los métodos.
3.1 Propiedades del Método Ponderado
En el método ponderado las propiedades de cada requerimiento de materiales, o la propiedad, es
asignada un cierto peso, dependiendo de su importancia para el funcionamiento de la parte en
servicio.1 Una característica del valor ponderado se obtiene multiplicando el valor numérico de la
propiedad por el factor de ponderación (α). La propiedad individual del valor ponderado de cada
material se suma para dar una ventaja comparativa a los materiales de índice de desempeño (Ɣ).
Los materiales con mayor rendimiento índice (Ɣ) se consideran más adecuados para la aplicación.
Método de Lógica Digital
En los casos en los que numerosas propiedades de materiales se especifican y en relación a la
importancia de cada propiedad no es clara, las determinaciones de los factores de ponderación, α,
puede ser en gran parte intuitiva, lo que reduce la fiabilidad de la selección. El enfoque de la lógica
digital puede ser utilizado como una herramienta sistemática para determinar α .1 En este
procedimiento Las evaluaciones están dispuestas de tal manera que sólo dos propiedades son
consideradas en un tiempo. Todas las combinaciones posibles de las propiedades o las metas se
comparan y no todas de la elección se requieren, sólo una decisión de sí o no para cada
evaluación. Para determinar la importancia relativa de cada propiedad o meta se construye una
tabla, las propiedades o los objetivos se enumeran en la columna de la izquierda, y las
comparaciones son realizadas en las columnas de la derecha, como se muestra en la Tabla 2.
En la comparación de dos propiedades o metas, el objetivo más importante se da numéricamente
un uno (1) y el menos importante se da cero (0). El número total de decisiones posibles N= n (n -
1) / 2, donde n es el número de propiedades u objetivos que se consideran. Un coeficiente de
importancia relativa o factor de ponderación,
Tabla 2 Determinación de la importancia relativa de los objetivos usando el método de lógica
digital
Objetivos Número de decisiones positivas N = n(n - 1)/2 Decisiones positivas énfasis relativo
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 de coeficiente α
1 1 1 0 1 3 0.3
2 0 1 0 1 2 0.2
3 0 0 1 0 1 0.1
4 1 1 0 0 2 0.2
5 0 0 1 1 2 0.2
El número total de las decisiones positivas 10 ∑α= 1.0
α , para cada objetivo se obtiene dividiendo el número de decisiones positivas para
cada meta (m) en el número total de las decisiones posibles (N). En este caso
∑ α=1.
Para aumentar la precisión de las decisiones basadas en el enfoque de la lógica digital, el
si-no de evaluaciones se pueden modificar mediante la asignación de las marcas de graduación
que van desde 0 (sin diferencia de importancia) a 3 (gran diferencia en importancia). En este caso,
las marcas de graduación totales para cada criterio de selección se alcanzan mediante la adición
de las marcas de graduación individuales. Los factores de ponderación son entonces encontrados
dividiendo estas marcas de gradación total por su gran total.
Índice de Rendimiento
En su forma simple, las propiedades del método ponderado tienen el inconveniente de tener
una combinación a diferencia de las unidades, lo que podría dar lugar a resultados irracionales.
Esto es particularmente cierto cuando las diferentes propiedades mecánicas, físicas y químicas
con muy diferentes valores numéricos se combinan. La propiedad con un valor numérico mayor
tienen más influencia que se justifica por su factor de ponderación. Este inconveniente se supera
mediante la introducción de factores de escala. Cada propiedad es tan reducida que su mayor
valor numérico no exceda de 100. Cuando se evalúa una lista de materiales candidatos, una
propiedad se considera a la vez. El mejor valor en la lista está clasificado como 100 y los demás
se escalan proporcionalmente. La introducción de una escala, factor que facilita la conversión de
los valores normales de las propiedades del material de escalada adimensionales. Para una
propiedad dada, el valor de escala, B, para un determinado material candidato es igual a:
(4)
Para las propiedades como el costo, la corrosión o la pérdida de desgaste, la ganancia de peso en
la oxidación, etc., un valor inferior es más deseable. En tales casos, el valor más bajo es calificado
como 100 y B se calcula como:
(5)
Para las propiedades del material que puede ser representado por los valores numéricos, la
aplicación del procedimiento anterior es simple. Sin embargo, con propiedades tales como la
corrosión y resistencia al desgaste, maquinabilidad y soldabilidad, etc., los valores numéricos rara
vez se da y los materiales son generalmente clasificados como muy buena, buena, regular, mala,
etc. En tales casos, la calificación se puede convertir en valores numéricos usando una escala
arbitraria. Por ejemplo, resistencia a la corrosión clasificación- excelente, muy buena, buena,
regular, y pobre, se puede dar valores numéricos de 5, 4, 3, 2 y 1, respectivamente. Después de la
ampliación de las diferentes propiedades, el índice de rendimiento del material (Ɣ) se puede
calcular como:
i (6)
donde i es agregado para todas las n propiedades relevantes.
Costo (material de partida, el procesamiento, acabado, etc.) puede ser considerado como una de
las propiedades y, dado el factor de ponderación adecuada. Sin embargo, si hay un gran número
de propiedades a considerar, la importancia del costo puede hacerse hincapié considerando por
separado como un modificador con el índice de comportamiento de los materiales (Ɣ). En los
casos donde se utiliza el material para el relleno del espacio, el costo se puede introducir en base
por unidad de volumen. Una figura de mérito (M) para el material puede se define como:
M= Ɣ´/(Cp) (7)
Donde C= costo total del material por unidad de peso (almacenadas, procesamiento, acabado,
etc.)
p=densidad del material.
Cuando una función importante del material es de soportar tensiones, puede ser más adecuado
utilizar el costo por unidad de fuerza en lugar del costo por unidad de volumen. Esto es debido a
que una mayor resistencia permitirá ser utilizado menos material para soportar la carga, y el costo
de la fuerza unitaria puede ser una mejor representante de la cantidad de material realmente
utilizado en la fabricación de la pieza. En este caso, la ecuación. 7 se vuelve a escribir como:
M= Ɣ/C´ (8)
donde C´ se determinó a partir de la Tabla 1 según el tipo de carga. Este argumento también
puede tener en otros casos donde el material lleva a cabo una función importante como la
conductividad eléctrica o aislamiento térmico. En estos casos, la cantidad del material, y en
consecuencia el costo, se ven afectados directamente por el valor de la propiedad.
Cuando un gran número de materiales con un gran número de propiedades especificadas están
siendo evaluados para la selección, el promedio ponderado de las propiedades del método puede
implicar un gran número de cálculos tediosos y consume mucho tiempo. En tales casos, el uso de
un equipo facilitaría el proceso de selección. Los pasos implicados en las propiedades del método
ponderado se pueden escribir en la forma de un simple ordenador, programa para seleccionar los
materiales de un banco de datos. Un programa interactivo también puede incluir el método de la
lógica digital para ayudar en la determinación de los factores de ponderación.
4 SELECCIÓN DE LA SOLUCIÓN ÓPTIMA
Los candidatos que tienen los índices de desempeño más prometedores de cada uno pueden ser
ahora utilizados para desarrollar un diseño de detalle. Cada diseño de detalle a explotar los puntos
de resistencia del material, evitar los puntos débiles, y reflejan las necesidades de los procesos de
fabricación necesarios para el material. Los diseños diferentes son a continuación, en
comparación, teniendo los elementos de costo en consideración, con el fin de llegar a el diseño
óptimo de combinación material-proceso.16
5 ESTUDIO DE CASO EN LA SELECCIÓN DEL MATERIAL
El siguiente caso ilustra el procedimiento para la selección de materiales como describe en las
secciones 2, 3 y 4 y se basa en Ref. 16. El objetivo es seleccionar el componente más barato que
satisfaga los requisitos de un simple componente estructural de un mástil de velero en forma de
un cilindro hueco de longitud 1000 mm, que se somete a fuerzas axiales a compresión de 153 kN.
Debido a limitaciones de espacio y peso, el diámetro exterior del componente no debe exceder de
100 mm, el diámetro interior no debe ser inferior a 84 mm, y la masa no debe exceder de 3 kg. El
componente se somete a impacto mecánico y de pulverización de agua. A diferencia de otros
componentes requiere la presencia de agujeros relativamente pequeños.
5.1 Requisitos de Rendimiento del material
Los posibles modos de falla y las propiedades de los materiales correspondientes que son
necesarios para resistir el fracaso para el presente componente incluyen:
Fractura catastrófica debido a la carga de impacto, especialmente cerca de los
agujeros, es resistido por alta tenacidad a la fractura del material. Esto es un
requisito de material rígido y se utilizará para la detección inicial de los materiales.
Dado que el plástico es resistido por la fuerza de alto rendimiento. Este es un
requisito de material blando, pero un límite inferior se determina por la limitación en
el diámetro exterior.
Local y global de pandeo son resistidas por alto módulo de elasticidad. Esto es un
requisito de material blando, pero un límite inferior se determina por la limitación en
el diámetro exterior.
Fibra interna de pandeo para materiales reforzados con fibras es resistido por alto
módulo de elasticidad de la matriz y la fracción de volumen elevado de fibras en la
dirección de carga. Esto es un requisito de material blando, pero un límite inferior
será determinado por la limitación en el diámetro exterior.
Corrosión, que puede resistir ya sea mediante la selección de materiales con
inherentemente buena resistencia a la corrosión o por recubrimiento protector.
La fiabilidad del componente en servicio. Un factor de seguridad de 1,5 se toma
para la carga axial, es decir, la fuerza axial de trabajo se toma como 230 kN con el
fin de mejorar la fiabilidad.
Además de los requisitos anteriores las limitaciones establecidas en las dimensiones y peso debe
ser observada.
5.2 Evaluación inicial de los materiales
El requisito de resistencia a la fractura del material se utiliza para eliminar materiales cerámicos.
Debido a las limitaciones establecidas en los diámetros exterior e interior, la sección transversal
máxima posible de los componentes es de aproximadamente 2.300 mm2. Para evitar el
calentamiento bajo la carga de trabajo axial, el límite elástico del material debe ser superior a 100
MPa, que excluye polímeros de ingeniería, maderas, y algunas de las aleaciones de ingeniería de
menor resistencia; véase la fig. 2. La resistencia a la corrosión es deseable, pero no se considera
un factor para la detección posible de protección de materiales de menos corrosión existe pero se
tendrá en cuenta como un requisito suave.
5.3 Comparación de soluciones alternativas
La Tabla 3 indica una muestra de los materiales que satisfacen las condiciones establecidas en la
etapa inicial de cribado. Una situación en la vida real en la lista del cuadro puede ser mucho más
larga,
Tabla 3 Propiedades de los materiales candidatos de ejemplo
Material Límite de Modulo gravedad Resistencia a Categoría
elasticidad (MPa) elástico (GPa) específica la corrosióna costo
b
a 5 Excelente, 4 Muy bueno, 3 Bueno, 2 regular, 1 deficiente.
b 5 muy barato, precio barato 4, 3 moderada, 2 Caro, 1 Muy caro
pero la intención es ilustrar el procedimiento. El límite de elasticidad, módulo elástico, peso
específico, resistencia a la corrosión, y categoría de costos se dan para cada de los materiales. En
esta etapa, es suficiente para clasificar los materiales en muy de bajo costo, de bajo costo, etc.,
estimaciones mejores de lo material y de fabricación el costo será necesario en la toma de la
decisión final en la selección. Debido a que el peso de este componente es importante en esta
aplicación, la fuerza específica y módulo serían mejores indicadores de la idoneidad del material
(tabla 4). La relativa importancia de las propiedades de los materiales se dan en la Tabla 5, y los
índices de rendimiento de los diferentes materiales, según lo determinado por las propiedades de
método ponderado, se dan en la Tabla 6. Los materiales candidatos con siete de alto índice de
rendimiento (Ɣ>45) se seleccionan para hacer componente de diseño real.
5.4 Selección de la solución óptima
Como se mostró anteriormente, los posibles modos de falla de un cilindro hueco incluyen fibra de
rendimiento, local y global de pandeo y pandeo interna. Estos cuatro modos de fracaso se utilizan
para desarrollar las fórmulas de diseño para el componente de mástil. Para
Tabla 4 Propiedades de los materiales candidatos de ejemplo16
Material Límite de Modulo Resistencia a Categoría
elasticidad (MPa) elástico (GPa) la corrosióna costo
b
a 5 Excelente, 4 Muy bueno, 3 Bueno, 2 regular, 1 deficiente.
b 5 muy barato, precio barato 4, 3 moderada, 2 Caro, 1 Muy caro
más detalles sobre el procedimiento de diseño y optimización de las ecuaciones 9-12, por favor
consulte de ref. 16
(9) Condiciones para la
obtención de: F/A <
Donde: =límite elástico del material
F= fuerza axial externa de trabajo
A= área transversal
Condición para el pandeo local: F/A < 0.121ES/D (10)
Tabla 5 Factores de ponderación
Propiedad Límite de Modulo Resistencia a Categoría
elasticidad (MPa) elástico (GPa) la corrosióna costo
b
Factor de ponderación (α) 0.3 0.3 0.15 0.25
Tabla 6 Cálculo del Índice de Rendimiento
Material Resistencia Modulo en Escala Escala Indice
en escala escala resistencia costo Rendimiento
específica * 0,3 específica * 0,3 corrosión * 0.15 relativo * 0.25 (Ɣ)
Donde D = diámetro exterior del cilindro
S = espesor de la pared del cilindro
E = módulo elástico del material
Condición para el pandeo global:
> F/A [1+ (LDA/1000I)sec{(F/EI)1/2 L/2 }] (11)
Donde I = momento de inercia
L= longitud del componente
Condición para la fibra interna de pandeo:
F/A<[Em/4(1+Vm)(1-Vf 1/2 )] (12)
Donde Em= módulo elástico del material de la matriz
Vm= La relación de Poisson del material de la matriz
Vf= fracción de volumen de las fibras paralelas a la dirección de carga
La Figura 3 muestra el rango de diseño óptimo del componente y diámetro de la pared
Fig. El intervalo de las tres según lo predicho por las ecuaciones. 9-11 para la aleación de aluminio AA 7075.
(Tomado de Materiales y Diseño, 13, MM Farag y E. El-Magd, Un enfoque integrado de diseño de producto,
selección de materiales y estimación de costos, 323 -327 de 1992, con permiso de Elsevier Science.)
de espesor según lo predicho por las ecuaciones. 9-11 para la aleación de aluminio AA 7075. El
punto (O) representa el diseño óptimo. Cifras similares se han desarrollado para los distintos
materiales candidatos para determinar las dimensiones óptimas del componente de diseño del
mástil cuando se hace de los materiales y los resultados como se muestra en la Tabla 7. aunque
todos los materiales de la Tabla 7 se puede utilizar para hacer que los componentes de seguridad
que cumplan con las limitaciones de espacio y peso, AA 2024 T6 se selecciona ya que da la
solución menos costosa.
Tabla 7 Los diseños que utilizan los materiales candidatos con mayores índices de rendimiento
Material Da (mm) S (mm) A (mm2) Masa (Kg) Costo/Kg ($) Costo
competencia($)
6 SUSTITUCIÓN DE MATERIALES
Las razones más comunes para la sustitución de materiales incluyen:
● Tomando ventaja de los nuevos materiales o procesos
● Mejora de la prestación del servicio, incluyendo una mayor vida útil y una mayor
fiabilidad
● Reunión de nuevos requisitos legales
● Contabilización de las condiciones de funcionamiento cambiado
● Reducción de los costos y hacer más competitivo el producto
Generalmente, una simple sustitución de un material por otro no produce un solución óptima. Esto
es porque no es posible realizar todo el potencial de un nuevo material a menos que el
componente se ha rediseñado para aprovechar sus puntos fuertes y características de fabricación.
Lo que sigue es una breve descripción de algunos de los métodos cuantitativos que están
disponibles para la toma de decisiones en la sustitución de materiales.
6.1 Método de Pugh
El metodo Pugh17 es útil como un método de cribado inicial en las primeras etapas de diseño. En
este método, una matriz de decisión se construye como se muestra en la Tabla 8. Cada una de
las propiedades de un posible nuevo material alternativo se compara con la propiedad
correspondiente del material utilizado actualmente y el resultado se registra en la matriz de
decisión como (+) si es más favorable, (-) si menos favorable, y (0) si es la misma. La decisión
sobre si un nuevo material es mejor que el material utilizado actualmente se basa en el análisis del
resultado de la comparación, es decir, el número total de (+), (-), y (0). Los nuevos materiales con
propiedades más favorables inconvenientes que se seleccionan como candidatos serios para la
sustitución y es utilizado para rediseñar el componente y para un análisis detallado.
Tabla 8 Ejemplo de uso de la Matriz Pugh de Decisión para la sustitución de materiales
Propiedad Material actualmente usado Nuevo material Nuevo material Nuevo material
(1) (2) (3)
Propiedad 1 C1 - + +
Propiedad 2 C2 + + +
Propiedad 3 C3 + + -
Propiedad 4 C4 0 + -
Propiedad 5 C5 - 0 -
Propiedad 6 C6 0 0 0
Propiedad 7 C7 - - 0
Propiedad 8 C8 - + 0
Propiedad 9 C9 - 0 0
Total (+) 2 5 2
Total (-) 5 1 3
Total (0) 2 3 4
6.2 Análisis Costo-Beneficio
El análisis costo-beneficio es más adecuado para un análisis detallado, en que se realiza la
decision para la sustitución final del material.1 Debido que los nuevos materiales son por lo
general más complejos y con frecuencia requieren un mayor control e incluso nuevas tecnologías
para su tratamiento, los componentes de estos materias son de hechos más caros. Esto significa
que para la sustitución de materiales para ser económicamente factible, el resultado económico a
obtener como un rendimiento mejorado de ∆B debe ser mayor que el costo adicional incurrido
como consecuencia de la sustitución de ∆C
∆B-∆C>1 (13)
Para este análisis es conveniente dividir el costo de la sustitución de materiales ∆C
Diferencias en los costos de materiales directos y trabajo. Los nuevos materiales tienen a
menudo un mejor rendimiento, pero son más caros. Cuando las cantidades más pequeñas
del nuevo material se utilizan para hacer el producto, el aumento directo de costo del
material no puede ser tan grande como podría parecer a primera. Costo de mano de obra
puede no ser un factor importante en la sustitución de los nuevos materiales si no lo hacen
requieren nuevas técnicas de procesamiento y los procedimientos de montaje. Sin
embargo, si nuevos procesos son necesarios, los nuevos tiempos de ciclo pueden dar
lugar a la diferencia de la productividad que tiene que ser cuidadosamente evaluada.
El costo de rediseño y pruebas. El uso de materiales nuevos por lo general consiste en el
cambio de diseño y pruebas de componentes para asegurar que su funcionamiento cumpla
con los requisitos. El costo de rediseño y pruebas puede ser considerable en el caso de los
componentes críticos.
Costo de nuevas herramientas y equipos. Cambio de materiales pueden tener una
considerable efecto sobre la vida y el costo de herramientas, y puede influir en el
tratamiento térmico y procesos de acabado. Esto puede ser una fuente de ahorro de
costos si el nuevo material no requiere el mismo tratamiento complejo o procedimientos de
acabado utilizados para el material original. El costo del equipo necesario para materiales
nuevo puede ser considerable si los nuevos materiales requieren nuevas instalaciones de
producción como en el caso de la sustitución de los metales con plásticos.
Basado en el análisis anterior, el costo total (∆C) de la sustitución de un nuevo material, n, en
lugar de un material original, o, en una parte dada es:
∆C = (Pn Mn – Po M0)+ f(Ct /N) + (Tn – T0) + (Ln – L0) (14)
Donde Pn , Po = Precio / unidad de masa de nuevos y originales materiales utilizados en la
parte
Mn , M0= masa de nuevos y originales materiales utilizados en la parte
f= factor de recuperación de capital, sino que puede ser tomada como 15% en
ausencia de información
Ct = costo de transición del original a nuevos materiales
N = número total de partes nuevas producidas
Tn , T0= herramientas de costo por parte de los materiales nuevos y originales
Ln , L0= costos laborales por parte de la utilización de materiales nuevos y viejos
Las ganancias como resultado de un rendimiento mejorado de B puede estimarse sobre la base
de el rendimiento esperado mejorado del componente, que puede estar relacionado con el
aumento en el índice de rendimiento del nuevo material en comparación con la actualidad con el
material que se utiliza. Estos aumentos incluyen el ahorro obtenido como resultado de reducción
de peso o mayor vida útil del componente.
∆B = A(Ɣn – Ɣ0 ) (15)
Donde Ɣn , Ɣ0 = los índices de rendimiento de los nuevos materiales y original,
respectivamente
A = beneficio de rendimiento mejorado del componente expresado en dólares por
unidad de incremento en el índice de rendimiento del material Ɣ.
7 ESTUDIO DE CASO EN SUSTITUCIÓN DE MATERIALES
En el estudio de caso en la selección de los materiales que se discutió en la Sección 5, la aleación
de aluminio AA 2024 T6 fue seleccionada ya que le da la más barata solución. De los siete
materiales de la Tabla 7, AA 6061 T6, vidrio epoxi 70% tela, y epoxi aramida 62% resultado de
tela en los componentes que son más pesados y más caros que los de los otros cuatro materiales
y será rechazada como que no ofrecen ninguna ventaja. De los restantes cuatro materiales, AA
2024 resultados T6 en el menos caro, pero el componente más pesado. Los otros tres materiales
de AA 2014 T6, T6 AA 7075, y carbono epoxi 63% de tela resultado en los componentes más
ligeros a un costo progresivamente mayor.
Para los casos en que es ventajoso tener un componente más ligero, el análisis del costo-
beneficios se pueden utilizar en la búsqueda de un sustituto adecuado para la aleación AA 2024
T6. Para este propósito la ecuación. 15 se utiliza con el índice de rendimiento Ɣ siendo
considerado como el peso del componente y siendo ∆C la diferencia en el costo de componente y
A es el beneficio expresado en dólares, de reducción de la masa por 1 kg. Comparando los
materiales en pares muestra que:
Para A<$7/kg guardado, AA 2024 T6 es el material óptimo.
Para A=$7- $60.5/kg guardado, AA 7075 T6 es un mejor sustituto.
Para A>$60.5/kg guardado, Epoxi 63% tela de carbono es óptima.
8 FUENTES DE INFORMACIÓN Y SELECCIÓN ASISTIDA POR ORDENADOR
Un requisito esencial para la selección de materiales con éxito es una fuente fiable de y los datos
consistentes sobre propiedades de los materiales. Hay muchas fuentes de información, que
incluyen las agencias gubernamentales, asociaciones comerciales, de ingeniería las sociedades,
los libros de texto, institutos de investigación, y los productores de materiales. La Internacional de
ASM Recientemente ha publicado un directorio de los bienes materiales, base de datos18 que
contiene más de 500 fuentes de datos, incluyendo tanto las bases de datos específicas y centros
de datos. Para cada fuente, el directorio ofrece una breve disposición de descripción e
información, dirección, número telefónico, correo electrónico, sitio web, y aproximado costo en su
caso. El directorio también tiene los índices de material y por la propiedad de ayudar al usuario a
localizar la fuente más apropiada de información relevante. Mucha de la información está
disponible en el disco CD-ROM o PC, lo que hace posible la integración de la fuente de datos en
los sistemas de selección asistida por ordenador.
Otros exámenes útiles de las fuentes de datos de materiales de propiedad e información También
se dan en las referencias. 19 y 20.
8.1 Bases de datos de Materiales
Bases de datos de materiales computarizados son una parte importante de cualquier ordenador
asistido por un sistema de selección. Con una base de datos interactivo, como en el caso de ASM
metal Selector21, el usuario puede definir y redefinir los criterios de selección para filtrar poco a
poco los materiales y aislar a los candidatos que cumplan los requisitos. En muchos casos, puede
llevarse a cabo de acuerdo con criterios diferentes, tales como:
1. Especificados valores numéricos de un conjunto de propiedades de los materiales
2. Nivel especificado de procesabilidad como maquinabilidad, soldabilidad, conformabilidad,
disponibilidad, el costo de procesamiento, etc
3. Clase de material, resistente, por ejemplo, fatiga, resistente a la corrosión, resistente al calor,
materiales eléctricos, etc
4. Formas como la varilla, alambre, chapa, tubo, fundición, forja, soldadura, etc
5. Designaciones: Sistema de Numeración Unificado (SNU) , American Iron and Steel Institute
(AISI), nombres comunes, el grupo de materiales o país de origen.
6. Especificaciones, lo que permite al operador seleccionar los materiales que son aceptable para
las organizaciones como la Sociedad Americana para Pruebas y Materiales (ASTM) y la Sociedad
de Ingenieros Automotrices (SAE)
7. Composición, que permite al operador seleccionar los materiales que tienen cierto mínimo y / o
valores máximos de elementos de aleación
Más de uno de los criterios anteriores se puede utilizar para identificar materiales adecuados. Se
puede realizar en los modos de AND y OR. El modo AND limita la búsqueda ya que el material
tiene que cumplir con todos los criterios especificados. El modo OR amplía la búsqueda ya que los
materiales que satisfacen alguno de los requisitos se seleccionan.
El número de materiales que sobreviven el proceso de tamizado depende de la gravedad de los
criterios utilizados. Al comienzo de cernido, el número de materiales se muestra en la pantalla es
el total de la base de datos. A medida que más se imponen restricciones sobre el materiales, el
número de materiales que sobreviven se hace más pequeño y podría llegar a 0, es decir,
materiales no reúne los requisitos. En tales casos, algunas de las restricciones tienen que estar
relajados y el zarandeo reiniciado.
8.2 EQUIPO DE ASISTENCIA PARA HACER LA SELECCIÓN FINAL
La integración de base de datos de propiedades del material con algoritmos de diseño asistido por
ordenador y diseño (CAD) / asistido por ordenador los programas de fabricación (CAM) tiene
muchos beneficios, incluyendo la homogeneización y el intercambio de datos en los diferentes
departamentos, reducido el costo de la redundancia de esfuerzos, y la disminución de
almacenamiento de información y recuperación. Varios de estos sistemas se han citado en la
referencia. 18, incluyendo:
La aplicación informática y el Sistema de Referencia (CARS), desarrollado por el AISI de
Diseño Automotriz manual de acero, lleva a cabo el análisis de primer orden de diseño
utilizando diferentes aceros.
Sistema de Diseño de Aluminio (ADS), desarrollado por la Asociación del Aluminio
(EE.UU.), realiza los cálculos de diseño y los controles de conformidad de aluminio
miembros estructurales con las especificaciones de diseño para el aluminio y sus
aleaciones.
Selección del material y diseño de las predicciones de vida a fatiga, desarrollado por ASM
International, ayuda en el diseño de estructuras de máquinas y la ingeniería utilizando
diferentes materiales de ingeniería.
Diseño de la máquina de selección de materiales, desarrollado por Penton Media
(EE.UU.), combina las propiedades de una amplia gama de materiales y los datos
establecidos para análisis diseño de.
8.3 SISTEMAS EXPERTOS
Los sistemas expertos, también llamados sistemas basados en conocimiento, son programas de
ordenador que simulan el razonamiento de un experto humano en un campo determinado del
conocimiento. Los sistemas expertos se basan en el análisis heurístico o reglas generales, para
extraer información de una gran base de conocimientos. Los sistemas expertos normalmente
constan de tres componentes principales:
La base de conocimientos contiene hechos y nivel de expertos reglas heurísticas para
resolver problemas en un dominio dado. Las reglas se introduce normalmente al sistema
por los expertos de dominio a través de un ingeniero del conocimiento.
El motor de inferencia proporciona un procedimiento organizado para tamizar a través de
la base de conocimientos y la elección de las normas aplicables con el fin de llegar a
recomendar las soluciones. El motor de inferencia también proporciona un vínculo entre la
base de conocimientos y la interfaz de usuario.
La interfaz de usuario permite al usuario introducir los parámetros principales del problema
en cuestión. También proporciona recomendaciones y explicaciones de cómo se llegó a
tales recomendaciones.
Un formato común para las reglas en la base de conocimientos está en la forma:
SI (IF) (condición 1) y / o (condición 2)
ENTONCES (THEN) (conclusión 1)
Por ejemplo, en el caso de la selección de FRP:
IF: módulo elástico requerido, expresados en GPa, es más que 150 y específica la gravedad
inferior a 1,7.
THEN: fibras orientadas de carbono a 60% en volumen.
Los sistemas expertos están encontrando muchas aplicaciones en la industria, incluyendo las
áreas de análisis de diseño, resolución de problemas, el fracaso, la fabricación, la selección de
materiales, y sustitution de materiales.12 Cuando se usan para ayudar en la selección de
materiales, los sistemas expertos formulan recomendaciones imparciales y son capaces de buscar
grandes bases de datos para soluciones óptimas. Otra ventaja importante de los sistemas
expertos es su capacidad de capturar su valiosa experiencia y ponerla a disposición de un círculo
más amplio de usuarios. Un ejemplo es el sistema químico experto en corrosión, que se produce
por la Asociación Nacional de Ingenieros de Corrosión (NACE) en los Estados Unidos.18 El
sistema solicita al usuario información sobre el medio ambiente condiciones y la configuración del
componente y luego recomienda materiales como candidatos.
REFERENCIAS
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1997.
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