UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLOFACULTAD DE INGENIERAEscuela Acadmico Profesional de Ingeniera de Materiales

TEMA: PRACTICA N6INTEGRANTES: SAUCEDO NARRO, EduardoCURSO: SELECCIN DE MATERIALESDOCENTE: ING BECERRA PALOMINO, CoraliCICLO:IX

TRUJILLO-PER2015PRCTICA N6: PROCESOS DE SELECCIN MULTIESTADO

1) Los hermanos Bonzoni, saltadores de tabla y recin graduados de la UNT, quieren disear una nueva tabla de saltos mientras ellos se preparan para actuacin acrobtica que los conduzca a la fama y fortuna. Lo mas importante acerca de la tabla es que esta almacena tanta energa elstica como sea posible en el aire. Ellos saben, de su curso de Seleccin de Materiales, que la energa almacenada en la tabla de saltos esta dada por:

donde K es la energa almacenada, E es el modulo elstico, L, b y h son las dimensiones de la tabla de saltos y f es el esfuerzo de falla de la tabla.

La longitud esta fijada por el espacio de su camioneta VW, y el ancho esta fijado por el tamao del pie de Luigi, pero el espesor, h, esta libre de variar.

Las dos restricciones sobre el diseo son aquellas que la tabla no debe fallar bajo la carga dinmica de Marco y Luigi, y segundo, que el peso de la tabla tiene que ser menor que W0, desde que la madre de los Bonzoni, Doa Carla, tiene que cargar las provisiones dentro de la camioneta. Estos pueden ser escritos como:

Asumir que L = 3.6m, b = 30cm, F = 1500N y W = 18Kg.a) Derive los dos ndices de performance para las dos restricciones y liste los ejes de los grficos de seleccin que tienes que usar, as como tambin la pendiente a usar para cada ndice de seleccin.Ecuacin de Performance:

(1)

Ecuaciones de Restriccin:

De Resistencia

Perndiente =2/3De Peso

Perndiente =1/2

b) Use el software CES para producir un proceso de seleccin multiestado para determinar los mejores cinco materiales (estar seguro de incluir al menos dos clases diferentes de materiales, ejm: polmeros y productos de madera). Nota: Asegrese de etiquetar claramente su ploteo de seleccin. Grfica para M1: f vs ESe editan los ejes con f en el eje Y y con E en el eje X

Grfica para M2: f/ vs E/Se editan los ejes con f/ en el eje Y y E/ en el eje X

c) Usar un enfoque de restriccin activa para determinar cul de las restricciones es la activa para los 5 mejores materiales seleccionado en la parte b Cul son los dos mejores materiales para el trabajo de este anlisis?MaterialDensidad(Kg/m3)E(Gpa)Esfuerzo Mximo(Mpa)P1*E6P2*E6P*E6

caucho natural (15-42% negro carbn)11100.0052523.51.930.850.85

caucho natural (sinreforzamiento)9500.0016524.56.523.453.45

policloropreno (CR, sinreforzamiento)12650.001875183.611.231.23

caucho de poliisopreno (sinreforzamiento)9500.0021524.44.972.622.62

caucho de poliuretano (sin relleno)12000.0162545.51.680.960.96

el caucho natural sinreforzamiento seria el material ma sadecuado

d) Derive la ecuacin de acoplamiento para este diseo y liste los ejes de las grficas de seleccin a usar, as como tambin la pendiente a usar.

M2= 0.01 M1

e) Use el software CES para hacer una grafica de ecuacin de acoplamiento a usar para identificar los 5 mejores materiales para el trabajo basado en un enfoque de la ecuacin de acoplamiento. NOTA: Asegrese de etiquetar claramente su ploteo de ecuacin de acoplamiento.

Editamos los ejes con la opcin Advanced M1 en el eje X y M2 en el eje YHacemos 3 grficas con los mismos ejes (M1 y M2) y restringimos con pendientes 1 y se selecciona los materiales por encima de la pendiente, luego pendiente 1 y se selecciona los materiales por debajo de la pendiente y finalmente con pendiente 1 se interceptan las dos graficas primeras y escoger con seleccin caja los 5 mejores materiales.

f) Compare y contraste las elecciones resultantes de los tres procesos de seleccin de arribaSegn los mtodos usados para seleccionar el material nos dan resultados diferentes, teniendo multiples alternativas de seleccin para un mismo funcionamiento.

2) Una pizzera con conciencia ambiental quiere disear un tenedor ambientalmente amigable para sus clientes. Como eres consiente a travs de la experiencia personal, las puntas de los tenedores usualmente son dbiles, rompen bajo una carga final. Las puntas de los tenedores tienen que ser lo suficientemente rgidos para pinchar la pizza. Las preocupaciones ambientales sern aprox. Utilizando el enfoque del contenido energtico de Ashby. As el enunciado de diseo sera:

Tenedores benignos ambientalmente con un bajo contenido energtico como sea posible. Longitud, L, fijo en 4cm (para las puntas). Ancho, w, de las puntas fijo en 3cm. Espesor, t, de las puntas es variable. Mxima deflexin al final de la punta menor que 1cm bajo carga. Carga final de alrededor de 10N no debe romper la punta.

a) Derivar los ndices de performance para las dos restricciones, e indicar los ejes del grafico de seleccin que tienes que usar as como la pendiente a usar para cada ndice de seleccin.Ecuacin de Performance

Ecuaciones de Restriccin

De Deflexin

Despejando t:

; para la restriccin de deflexin

Reemplazando t en la equacin de performance:

De Fuerza de Falla

Despejando t:

; para la restriccin de fuerza de fallaReemplazando t en la equacin de performance:

b) Utilizar CES para producir un proceso de seleccin multiestado material para determinar los 7 mejores materiales (asegurar de incluir dos clases de materiales diferentes, ejm. Polmeros y maderas) Grfica M1: E1/3 vs qCon pendiente 3 logaritmando los ejes y despejando E1/3

Grfica para M2: 1/2 vs qCon pendiente 2 logaritmando los ejes y despejando 1/2

c) Utilizar la restriccin activa para determinar cul de las restricciones es la activa para los 5 mejores materiales de la parte b:Materialf(Mpa)E(Gpa)(mg/m3)q(GJ/m3)P1P2P

Madera ULD12.74.70.1915.151101.4858364.76181101.4858

Hielo6.59.150.9250000

Bambu39.517.50.715.15463.3913174.6070463.3913

Madera de palmera26.7130.83515.15351.8259120.3456351.8259

Porcelana104.269.982.3438.187.490933.733987.4909

Concreto aireado0.85150.651.1056499.3107378.18796499.3107

Marmol862.52.7850.2510788.8211196.888110788.821

Segn ste mtodo el material elegido es la porcelana.

d) Derivar la ecuacin de acoplamiento para este diseo e indicar los ejes de la grafica y la pendiente.

Reemplazando: M1 = 0.154 M2

e) Utilizar el ces para hacer un grafico de la ecuacin de acoplamiento a usar para identificar los mejores materiales.

Editamos los ejes con la opcin Advanced M1 en el eje Y y M2 en el eje XHacemos 3 grficas con los mismos ejes (M1 y M2) y restringimos con pendientes 1 y se selecciona los materiales por encima de la pendiente, luego pendiente 1 y se selecciona los materiales por debajo de la pendiente y finalmente con pendiente -1 y se mximiza hacia arriba seleccionando los materiales por encima de dicha pendiente.

En los crculos en rojo se puede observar las 3 grficas y los materiales con el indice de performance ms altos.

f) Segn el mtodo utilizado nos dan distintos tipos de materiales a usar, teniendo mltiples alternativas segn el mtodo que usemos.