PRACTICAS MDSOLIDS

8/2/2019 PRACTICAS MDSOLIDS

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INSTITUTO POLITCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERA MECNICA Y ELCTRICA

UNIDA AZCAPOTZALCO

MECNICA DE MATERIALES I

LABORATORIO

4TO. SEMESTRE

ENERO JUNIO 2012
http://images.google.com.mx/imgres?imgurl=http://www.isopixel.net/images/ipn.png&imgrefurl=http://isopixel.net/archivos/2006/01/el-ipn-abre-su-acervo-bibliografico-en-linea&h=300&w=206&sz=21&hl=es&start=2&tbnid=xiV432iYfT-qXM:&tbnh=116&tbnw=80&prev=/images?q=ipn&gbv=2&svnum=10&hl=eshttp://images.google.com.mx/imgres?imgurl=http://www.judoipn.com/index_archivos/logo_esime.jpg&imgrefurl=http://www.judoipn.com/horarios.htm&h=514&w=578&sz=203&hl=es&start=1&tbnid=ZFGC11sSvF4AyM:&tbnh=119&tbnw=134&prev=/images?q=ESIME&gbv=2&svnum=10&hl=es&sa=Ghttp://images.google.com.mx/imgres?imgurl=http://www.isopixel.net/images/ipn.png&imgrefurl=http://isopixel.net/archivos/2006/01/el-ipn-abre-su-acervo-bibliografico-en-linea&h=300&w=206&sz=21&hl=es&start=2&tbnid=xiV432iYfT-qXM:&tbnh=116&tbnw=80&prev=/images?q=ipn&gbv=2&svnum=10&hl=eshttp://images.google.com.mx/imgres?imgurl=http://www.judoipn.com/index_archivos/logo_esime.jpg&imgrefurl=http://www.judoipn.com/horarios.htm&h=514&w=578&sz=203&hl=es&start=1&tbnid=ZFGC11sSvF4AyM:&tbnh=119&tbnw=134&prev=/images?q=ESIME&gbv=2&svnum=10&hl=es&sa=G


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Aprendiendo a usar MDSolids

- Busque en inicio, programas MDSolids y de doble click.

- Una vez abierto el programa, seleccione el cono de Librera de Problemas y de click.


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- De doble click en Esfuerzo Normal.

- De doble click en 2 barras ensambladas.


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- Se abre una pgina donde se muestra una figura con un par de barras fijas y una flecha que indicauna carga aplicada.

- Se muestran unas celdas con fondo color amarillo y unas con fondo color blanco, en las de fondocolor amarillo es donde se podrn ingresar datos, en este caso las reas de las barras 1 y 2 y la

magnitud de la carga.

- Asimismo, se podr variar el ngulo en el que est colocada cada barra seleccionando primero en laparte de abajo la barra que se desea modificar a un ngulo determinado, por ejemplo, al abrir la


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pgina nos da por default la imagen con ambas barras a un ngulo de 30, por lo tanto cambiaremos

ambas a un ngulo de 45.

- Existen dos formas de cambiar los ngulos, la primera es arrastrando la barra 1, que en este casoser la de la derecha, hacia el ngulo deseado, sin embargo al hacerlo de esta forma, no suele ser

muy exacto; la segunda es colocando directamente los grados que se deseen en la celda inferior que

corresponde a la barra 1, donde precisamente nos indica que debemos definir la orientacin de lasbarras y la carga.

- Una vez definida la barra 1 continuamos con la barra 2, debemos tener cuidado si colocamosdirectamente los grados en la celda correspondiente a la barra 2, ya que si colocamos el nmero 45,

nos colocar la barra 2 sobre la barra 1, por lo tanto tenemos que colocar en la celda el nmero

135, y de esta forma ya tenemos las dos barras colocadas a 45 respectivamente.

- Para este caso la carga la vamos a dejar a un ngulo de 270, tal como la da por default elprograma.

- Ahora lo que sigue es colocar los datos dentro de las celdas con fondo amarillo, para este casoocuparemos un rea para la barra 1 de 2 plg2 y para la barra 2 un rea de 3.5 plg2., ntese que de

lado derecho tenemos las celdas para las unidades del rea, fuerza y esfuerzo normal, mismas que

se pueden cambiar al darle click en la flechita, por ejemplo para el caso del rea podemos colocar

plg2 o mm2.

- Despus se colocar la magnitud de la carga, la cual ser de 50lb.- Lo anterior se puede visualizar en la siguiente figura.


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- Una vez colocado lo anterior se dar click en el cono que dice COMPUTE, y entonces nos da losresultados buscados en las celdas con fondo blanco, as como la representacin de las fuerzas en la

imagen.

- En la parte superior hay un cuadro con fondo blanco, donde nos muestra el desarrollo del problema,los clculos y el resumen, as como una breve explicacin de lo que est ocurriendo con el problema,

el cual para este caso se muestra a continuacin:


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IntroductionSince the bars are two-force members, the force carried by each bar must act along its longitudinal axis. Drawthe free-body diagram for the joint where Bar 1, Bar 2, and the applied load intersect. All three forces actthrough a common point; therefore, only two equilibrium equations can be written: the sum of forces in thehorizontal direction and the sum of forces in the vertical direction.

CalculationThe equation for the sum of forces in the horizontal direction is:

F1 cos(45.000) + F2 cos(135.000) + Load cos(270.000) = 0

F1(0.7071) + F2(-0.7071) + (50.0 lb) (0.0000) = 0

The equation for the sum of forces in the vertical direction is:

F1 sin(45.000) + F2 sin(135.000) + Load sin(270.000) = 0

F1(0.7071) + F2(0.7071) + (50.0 lb) (-1.0000) = 0

Solve these two equilibrium equations simultaneously to compute F1 and F2. The force in Bar 1 is 35.4 lb,and the force in Bar 2 is 35.4 lb. Both bars act in tension.

To compute the normal stress, divide the bar force by the cross-sectional area of the bar. For Bar 1, thenormal stress is:

35.4 lb 2.0000 in = 17.7 psi

The normal stress in Bar 2 is:

35.4 lb 3.5000 in = 10.1 psi

Summary

Problem StatementCompute the normal stress in Bars 1 and 2.

InputBar 1 Angle 45.000Bar 1 Cross-sectional Area 2.0000 inBar 2 Angle 135.000Bar 2 Cross-sectional Area 3.5000 in

Load Angle 270.000Load Magnitude 50.0 lb

OutputBar 1 Force Magnitude 35.4 lbBar 1 Normal Stress 17.7 psiBar 2 Force Magnitude 35.4 lbBar 2 Normal Stress 10.1 psi


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- Ahora tambin podemos darnos cuenta que en la parte superior del lado izquierdo existen unapestaas indicadas con las letras a, b y c, donde, se pueden escoger diferentes aplicaciones, por

ejemplo:

La pestaa a nos muestra los clculos para encontrar el esfuerzo normal aplicado en las barras 1 y

2.

La pestaa b, calcula la mxima carga que puede ser soportada por el ensamble. Especificando elesfuerzo admisible para ambas barras.

La pestaa c, calcula las mnimas reas requeridas para las barras 1 y 2, especificando el esfuerzo

admisible para cada barra.

- Para regresar a la pgina anterior, solo hay que dar click en Back.


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- Ahora daremos click en Miembros Segmentados Axialmente.

- Ahora click en Miembros Horizontales Cargados Axialmente.


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- Finalmente se dar click en Especificar reas de la barra.

- En este caso tenemos dos pestaas en la parte superior, a y b, donde en a se puede determinar elesfuerzo normal en cada segmento la fuerza axial del miembro; en b se puede determinar el rea

requerida en cada segmento del miembro cargado axialmente


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- Nos colocaremos en la pestaa a, donde por default el programa nos muestra una imagen de unabarra con 3 segmentos, recordemos que las celdas con fondo amarillo son los datos que debemos

proporcionar de inicio, y las celdas con fondo blanco son los resultados que vamos a obtener al dar

click en COMPUTE, en la parte inferior derecha justo al lado de la imagen, podemos observar un

cuadro donde dice 2 y 3 segmentos, dependiendo del anlisis que deseemos hacer podemos

colocarnos en 2 segmentos o en 3, para este caso lo dejaremos en 3.

- Asimismo, dentro del cuadro de la imagen observamos que del lado inferior izquierdo, dice JOINT ASUPPORTED, el cual al activarlo nos va a mostrar empotrada la barra en el punto A.


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- Para este caso lo dejaremos sin empotramiento.

- Ahora colocaremos las cargas, las direcciones de estas, ya sea hacia la derecha o hacia la izquierday las unidades, en este caso sern Newtons para las cargas, mm2 para las reas y MPa para el

esfuerzo normal, tambin se introducir el rea correspondiente a cada segmento. Quedndonos de

la siguiente forma:


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- En la parte inferior izquierda tambin podemos ubicar los diagramas de cuerpo libre, seleccionandodel 0 al 3 en el caso de tener 3 segmentos o de 0 a 2 en el caso de tener 2 segmentos.

- Una vez dando click en COMPUTE, se obtienen los valores de la fuerza y el esfuerzo normalaplicado, y en el cuadro con fondo blanco superior derecho tenemos todo el desarrollo analtico del

problema, el cual es:

IntroductionThis type of axial structure is used to introduce concepts of internal forces and normal stress. To compute theinternal forces in the axial member, we must cut a free-body diagram through each segment. Once theinternal force is known, we can find the normal stress in the segment or we can find the area necessary so thatnormal stresses are less than a specified stress limit.

Problems of this type are easier to solve if we adopt a consistent method of drawing the free-body diagrams.As we construct each free-body diagram, we will assume that the internal force in a segment creates tension. A tension forcepulls on the surface exposed when we cut through the segmented axial member. Thisassumed tension force may act in either the +x or the -x direction, depending on how we cut the free-bodydiagram. We include this assumed internal force in the equilibrium equation and then solve for its value. If wecompute a positive value, then we know that the segment will indeed be subjected to tension. If we compute anegative value for the internal force, then we understand that the segment will actually be in compression.

Calculation


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Free-Body DiagramsTo find the internal axial force in Segment (1), draw a free-body diagram that cuts through Segment (1) andincludes Joint A. Click button [1] to see free-body diagram. We will assume that the internal force F1 inSegment (1) creates tension. In the x direction, the force equilibrium equation for Segment (1) is:

Fx = F1 - 5.0 N = 0

Solve the equilibrium equation to find an internal force in Segment (1) of F1 = 5.0 N (tension).

To find the internal axial force in Segment (2), draw a free-body diagram that cuts through Segment (2) andincludes Joint D. Click button [2] to see free-body diagram. We will assume that the internal force F2 inSegment (2) creates tension. In the x direction, the force equilibrium equation for Segment (2) is:

Fx = -F2 + 4.0 N - 7.0 N = 0

Solve the equilibrium equation to find an internal force in Segment (2) of F2 = -3.0 N (compression).

To find the internal axial force in Segment (3), draw a free-body diagram that cuts through Segment (3) andincludes Joint D. Click button [3] to see free-body diagram. We will assume that the internal force F3 inSegment (3) creates tension. In the x direction, the force equilibrium equation for Segment (3) is:

Fx = -F3 - 7.0 N = 0

Solve the equilibrium equation to find an internal force in Segment (3) of F3 = -7.0 N (compression).

Normal Stress CalculationsCompute the normal stress in each segment by dividing the internal force by the cross-sectional area.

Segment (1)

The cross-sectional area for Segment (1) is 7,000.00 mm. The normal stress for Segment (1) is

1 = F1/A1

= 5.0 N 7,000.00 mm= 0.001 MPa (tension)

Segment (2)The cross-sectional area for Segment (2) is 8,000.00 mm. The normal stress for Segment (2) is

2 = F2/A2

= -3.0 N 8,000.00 mm= 0.000 MPa (compression)

Segment (3)The cross-sectional area for Segment (3) is 5,000.00 mm. The normal stress for Segment (3) is

3 = F3/A3

= -7.0 N 5,000.00 mm= -0.001400 MPa (compression)


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Summary

Problem StatementDetermine the normal stresses in each segment of the axial member. The areas for each segment are given.

Input

Joint load at A 5.0 N (to the left)Joint load at B 8.0 N (to the right)Joint load at C 4.0 N (to the right)Joint load at D 7.0 N (to the left)Segment (1) area 7,000.00 mmSegment (2) area 8,000.00 mmSegment (3) area 5,000.00 mm

OutputSegment (1) force 5.0 N (tension)Segment (2) force -3.0 N (compression)Segment (3) force -7.0 N (compression)

Segment (1) normal stress 0.001 MPa (tension)Segment (2) normal stress 0.000 MPa (compression)Segment (3) normal stress -0.001400 MPa (compression)

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