Diseño en ingenieria mecanica de Shigley

CAPÍTULO 2 Materiales 65
y que
ε o = ln
1 + h R
1/2
2-13 A un acero AISI 1212 laminado en caliente se le da un trabajo en frío de 20 por ciento. Determine los
nuevos valores de la resistencia a la fluencia y la resistencia última.
2-14 Un elemento de acero tiene una dureza Brinell de H B = 250. Estime la resistencia última del acero en
MPa.
2-15 Se realizaron ensayos de dureza Brinell sobre una muestra aleatoria de 10 piezas de acero durante su
procesamiento. Los resultados fueron valores de H B de 252 (2), 260, 254, 257 (2), 249 (3) y 251. Estime
la media y la desviación estándar de la resistencia última en kpsi.
2-16 Repita el problema 2-15 bajo el supuesto de que el material es hierro fundido.
2-17 Tenacidad es un término que se relaciona tanto con la resistencia como con la ductilidad. Por ejemplo,
la tenacidad a la fractura se define como el área total bajo la curva de esfuerzo-deformación unitaria
a la fractura, u T =
f
0
σ d . Esta área, que se llama módulo de tenacidad, es la energía de deformación
por unidad de volumen requerida para causar fractura en el material. Un término similar, pero que se
y
define dentro del límite elástico del material, se llama módulo de resiliencia, u R = 0
σ d , donde ɛ y es
la deformación unitaria de la fluencia. Si el esfuerzo-deformación unitaria es lineal a σ = S y , entonces
puede demostrarse que u R = Sy 2/2E.
Para el material del problema 2-9: a) determine el módulo de resiliencia, y b) estime el módulo de
tenacidad, suponiendo que el último punto de los datos corresponde a la fractura.
2-18 ¿Cuál es la composición material del acero AISI 4340?
2-19 Busque el sitio web que se menciona en la nota de la sección 2-20 y haga un informe de sus descubrimientos.
2-20 Investigue el material Inconel, que se describe brevemente en la tabla A-5. Compárelo con diferentes
aceros al carbono y aceros aleados en rigidez, resistencia, ductilidad y tenacidad. ¿Por qué es tan especial
este material?
2-21 Escoja un material específico incluido en las tablas (por ejemplo, el aluminio 2024-T4 o el acero SAE
1040) y consulte a un distribuidor local o regional (encuéntrelos en la sección amarilla o algún registro
de proveedores) para obtener tanta información como sea posible acerca del costo y la disponibilidad
del material y en qué forma se vende (barra, placa, etcétera).
2-22 Considere una varilla tirante que transmite una fuerza de tensión F. El esfuerzo de tensión correspondiente
está dado por σ = F/A, donde A es el área de la sección transversal. La deflexión de la varilla
está dada por la ecuación (4-3), que es δ = (Fl)/(AE), donde l es la longitud de la varilla. Mediante el
empleo de las gráficas de Ashby de las figuras 2-16 y 2-19, explore qué materiales dúctiles son mejores
para construir una varilla tirante ligera, rígida y fuerte. Sugerencias: Considere la rigidez y la resistencia
por separado. Para utilizar la figura 2-16, pruebe que β = 1. En el caso de la figura 2-19, relacione el
esfuerzo en tensión aplicado con la resistencia del material.