Tarea #0: DISEÑO DE SISTEMAS MECÁNICO
Capítulo 0: Diseño contra fallas
MECG1045 2022-I
Entrega: Mayo 26, 2022
1. The force acting on a bolt consists of two components: an axial pull of 12 kN and a transverse shear force of 6
kN. The bolt is made of steel FeE 310 (Syt = 310 N/mm2 ) and the factor of safety is 2.5. Determine the diameter
of the bolt using the maximum shear stress theory of failure.
2. Hallar la presión interna que producirá fluencia en las paredes de un recipiente cilíndrico hecho de acero con
una resistencia a la fluencia de 36000 lb/pulg3 . El recipiente tiene un radio de 32.5 pulgadas y un espesor de
pared de 0.1875 pulgadas. Realice el cálculo usando la teoría del esfuerzo cortante máximo.
3. Dos tubos de acero se ajustan por contracción donde los diámetros son 1.50, 1.75 y 2.0 pulg. Mediciones cuidadosas que se realizaron antes del ajuste revelaron que la interferencia diametral entre los tubos es de
0.00246 pulg. Después del ajuste, el ensamble se sujeta a un par de torsión de 8000 lbf · pulg y un momento
flexionante de 6000 lbf · pulg. Suponiendo que no hay deslizamiento entre los cilindros, analice el cilindro
exterior en los radios interno y externo. Determine el factor de seguridad usando la energía de distorsión con
Sy = 60 kpsi.
4. Una barra de acero 1045 de diámetro D está sometida a un momento flexionante que varía continuamente
de 4000 a 8000 lb·pulg. Considere que la barra fue maquinada y que se requiere una confiabilidad del 99 %.
Calcule el diámetro requerido para una duración infinita y para una duración de 150000 ciclos.
5. Una barra de acero laminado en caliente de 1 14 pulg de diámetro tiene un agujero pasado de 81 pulg de diámetro taladrado en la dirección transversal. La barra no es rotatoria y se somete a un momento flexionante
completamente reversible M = 1 600 lbf · pulg en el mismo plano que el eje del agujero transversal. El material presenta una resistencia media a la tensión de 58 kpsi. Estime la confiabilidad. El factor de tamaño debe
basarse en el tamaño bruto. Indique qué tabla utilizó (de qué libro) para obtener Kt .
6. Una barra de acero tiene las propiedades mínimas Se = 276 MPa, Sy = 413 MPa, y Sut = 551 MPa. La barra
está sometida a un esfuerzo de torsión uniforme de 103 MPa y un esfuerzo de flexión alternante de 172 MPa.
Encuentre el factor de seguridad que protege contra una falla estática y el factor de seguridad que protege
contra una falla por fatiga, o la vida esperada de la parte. Para el análisis de la fatiga use:
a) El criterio de Goodman modificado.
b) El criterio de Gerber.
c) El criterio ASME-elíptico.
7. A machine component is subjected to two-dimensional stresses. The tensile stress in the X direction varies
from 40 to 100 N/mm2 while the tensile stress in the Y direction varies from 10 to 80 N/mm2 . The frequency
of variation of these stresses is equal. The corrected endurance limit of the component is 270 N/mm2 . The
ultimate tensile strength of the material of the component is 660 N/mm2 . Determine the factor of safety
used by the designer.
8. A tensile member in a truss frame is subjected to a load that varies from 0 to 6500 lb as a traveling crane
moves across the frame. Design the tensile member.
9. One member of an automatic transfer device in a factory must withstand a repeated tensile load of 800 lb and
must not elongate more than 0.010 in in its 25.0-in length. Specify a suitable steel material and the dimensions
for the rod if it has a square cross section
10. Specify a suitable material for a hollow shaft with an out- side diameter of 40 mm and an inside diameter of
30 mm when transmitting 28 kilowatts (kW) of steady power at a speed of 45 radians per second (rad/s).