universidad autÓnoma de nuevo leÓn … · • tendencias actuales y futuras en diseño...

UANL - FIME Mecánica de Estructuras Aeroespaciales

1

IT-8-ACM-02-R03

Revisión: 3

VIGENTE A PARTIR DEL: 13 de Enero del 2017

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE NUEVO LEÓN FACULTAD DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

PROGRAMA ANALÍTICO

Nombre de la unidad de aprendizaje: Mecánica de Estructuras Aeroespaciales Frecuencia semanal: 3 hrs. Horas presenciales: 42 hrs. Horas de trabajo extra-aula: 0 hrs. Modalidad: Presencial Período académico: Semestral Unidad de aprendizaje: (X) obligatoria ( ) optativa Área curricular, según el nivel educativo: Licenciatura ( ) Formación básica profesional (X) Formación profesional ( ) Formación general Universitaria ( ) Libre elección Créditos UANL: 4 créditos incluyendo el laboratorio Fecha de elaboración: 25/10/2016 Fecha de la última actualización: 25/10/2016 Responsables del diseño: Dr. Pedro López Cruz M.C. José de Jesús Villalobos Luna M.C. Pablo Ernesto Tapia González

Dr. Diego Ledezma Presentación: En esta unidad de aprendizaje se divide en cinco fases, en la primera fase el estudiante se familiarizará con los elementos estructurales de las aeronaves, en la segunda fase desarrollará habilidades para relacionar esfuerzos y deformaciones para el análisis de estructuras, en la tercer fase el estudiante desarrollará la destreza para analizar estructuras de pared delgada utilizadas en aeronaves , en la cuarta fase el estudiante será capaz de determinar la estabilidad de estructuras y en la quinta fase desarrollará habilidades para determinar la resistencia de uniones estructurales. .


2

IT-8-ACM-02-R03

Revisión: 3


Propósito: En esta unidad de aprendizaje estudiante desarrollara la habilidad para aplicar las bases teóricas para el análisis estructural de compontes

de pared delgada, los cuales tienen amplia aplicación en estructuras aeroespaciales, utilizando teoría de elasticidad y análisis de esfuerzos. Competencias del perfil de egreso:

a. Competencias de la Formación General Universitaria a las que contribuye esta unidad de aprendizaje: Esta unidad de aprendizaje contribuye al desarrollo de las siguientes competencias generales:

Competencias instrumentales:

✓ Aplicar estrategias de aprendizaje autónomo en los diferentes niveles y campos del conocimiento que le permitan la toma de

decisiones oportunas y pertinentes en los ámbitos personal, académico y profesional.

✓ Utilizar los lenguajes lógico, formal, matemático, icónico, verbal y no verbal de acuerdo a su etapa de vida, para comprender,

interpretar y expresar ideas, sentimientos, teorías y corrientes de pensamiento con un enfoque ecuménico.

✓ Emplear pensamiento lógico, crítico, creativo y propositivo para analizar fenómenos naturales y sociales que le permitan tomar

decisiones pertinentes en su ámbito de influencia con responsabilidad social.

✓ Utilizar un segundo idioma, preferentemente el inglés, con claridad y corrección para comunicarse en contextos cotidianos,

académicos, profesionales y científicos.

Competencias personales y de interacción social: ✓ Practicar los valores promovidos por la UANL: verdad, equidad, honestidad, libertad, solidaridad, respeto a la vida y a los

demás, respeto a la naturaleza, integridad, ética profesional, justicia y responsabilidad, en su ámbito personal y profesional para contribuir a construir una sociedad sostenible.

Competencias integradoras:

✓ Construir propuestas innovadoras basadas en la comprensión holística de la realidad para contribuir a superar los retos del ambiente global interdependiente.


3

IT-8-ACM-02-R03

Revisión: 3


b. Competencias específicas del perfil de egreso a las que contribuye esta Unidad de Aprendizaje:

Analizar las partes de un dispositivo, equipo, sistema o proceso, estableciendo las relaciones que guardan entre sí, que le permita documentar la información obtenida en forma estructurada, ordenada y coherente, incluyendo conclusiones propias. Generar modelos en lenguaje matemático que describan el comportamiento de un sistema, fenómeno o proceso, mediante el planteamiento de hipótesis, que le permita validarlos por métodos analíticos o herramientas computacionales. Resolver problemas de ingeniería seleccionando la metodología apropiada, aplicando modelos establecidos, basados en las ciencias básicas, verificando los resultados obtenidos con un método analítico o con el apoyo de una herramienta tecnológica, de forma que la solución sea pertinente y viable, cumpliendo con estándares de calidad y políticas de seguridad. Innovar en el diseño de componentes y sistemas de aeronaves utilizando conocimientos de Ingeniería, aplicando las normativas, trabajando en grupos multidisciplinarios con alto sentido de la responsabilidad y conciencia de los valores humanos a través del desarrollo de tecnología y productos seguros, ecológicos y económicamente sustentables que permitan incrementar la ventaja competitiva de la industria aeroespacial nacional en el mercado global. Administrar las partes que conforman el sistema de transporte aéreo a través de la vigilancia y aplicación de los tratados, acuerdos, y convenios internacionales, así como leyes, reglamentos y normas establecidas por la Dirección General de Aeronáutica Civil Mexicana, a fin de lograr un transporte aéreo seguro, eficiente y competitivo que satisfaga las necesidades de la sociedad.


4

IT-8-ACM-02-R03

Revisión: 3


Representación gráfica

Competencias de la Unidad de

Aprendizaje

Instrumentales

Personales y de Interacción

Social

Integradoras

Conocer los elementos estructurales en aeronaves y las cargas a las que están sometidas.

Aplicar estrategias de aprendizaje autónomo en los diferentes niveles y campos del conocimiento que le permitan la toma de decisiones oportunas y pertinentes en los ámbitos personal, académico y profesional.

Utilizar los lenguajes lógico, formal, matemático, icónico, verbal y no verbal de acuerdo a su etapa de vida, para comprender, interpretar y expresar ideas, sentimientos, teorías y corrientes de pensamiento con un enfoque ecuménico.

Emplear pensamiento lógico, crítico, creativo y propositivo para analizar fenómenos naturales y sociales que le permitan tomar decisiones pertinentes en su ámbito de influencia con responsabilidad social.

Utilizar un segundo idioma, preferentemente el inglés, con claridad y corrección para comunicarse en contextos cotidianos, académicos, profesionales y científicos.profesional.

Practicar los valores promovidos por la UANL: verdad, equidad, honestidad, libertad, solidaridad, respeto a la vida y a los demás, respeto a la naturaleza, integridad, ética profesional, justicia y responsabilidad, en su ámbito personal y profesional para contribuir a construir una sociedad sostenible.

Construir propuestas innovadoras basadas en la comprensión holística de la realidad para contribuir a superar los retos del ambiente global interdependiente.

Aplica las bases teóricas para el análisis estructural de compontes de pared delgada en estructuras aeroespaciales

Determinar la relación entre esfuerzos y deformaciones usando teoría de elasticidad.

Analizar esfuerzo y deformación en elementos de pared delgada sometidos a cargas de flexión y torsión

Conocer, seleccionar y analizar diferentes tipos técnicas de unión de elementos estructurales

Aplicar los métodos de análisis de estabilidad en vigas y placas


5

IT-8-ACM-02-R03

Revisión: 3


Unidad temática 1: Introducción Competencias particulares:

Conocer los componentes que tienen las estructuras aeroespaciales y las cargas a las que están sometidas

Elementos de Competencia

Evidencias de aprendizaje

Criterios de desempeño Actividades de aprendizaje Contenidos Recursos

Identificar en forma general los componentes que tienen las estructuras aeroespaciales y las Determinar las cargas a las que están sometidas las aeronaves mediante el uso de diagramas V-n para para una operación segura.

Mapa conceptual de estructuras de las aeronaves y su función. Elaboración de un diagrama de cargas V-n para una aeronave.

Reporte:

• Presentación

• Portada

• Información

• Diagrama

• Fecha de entrega Reporte:

• Presentación

• Portada

• Procedimiento de análisis

• Cálculos

• Análisis de la Información

• Fecha de entrega

Se presentarán los componentes estructurales de las aeronaves de acuerdo a la función que realizan. Se realizará un breve resumen sobre los métodos analíticos y computacionales empleados para el análisis de estructuras. Se elaborará un diagrama v-n.

• Componentes estructurales de las aeronaves

• Tipos de cargas en estructuras

• Cargas en las aeronaves

• Métodos de análisis

• Tendencias actuales y futuras en diseño estructural de aeronaves

Aula de clase Computadora Video Libros de texto Internet Revistas en Línea


6

IT-8-ACM-02-R03

Revisión: 3


Unidad temática 2: Teoría de elasticidad Competencias particulares: Conocer los conceptos básicos de elasticidad en sólidos y su aplicación en el análisis de esfuerzos y deformaciones en estructuras



Criterios de desempeño Actividades de aprendizaje Contenidos Recursos

Determinar la

relación entre

esfuerzos y

deformaciones

mediante la

aplicación de la

teoría de elasticidad

para el análisis de

estructuras simples.

Ejercicios de cálculo de

esfuerzos y

deformación mediante

la aplicación del círculo

de Mhor.

Caso de análisis.

Relacionar las

mediciones

experimentales de

deformación para e

inferir los esfuerzos

aplicados en

estructuras.

Reporte:

• Presentación

• Portada


• Cálculos


• Fecha de entrega Reporte:

• Presentación

• Portada


• Cálculos



Se define el concepto de

tensor de esfuerzos y

deformación para un punto.

Se presenta la relación entre

esfuerzos y deformaciones

para estados de esfuerzos en

dos y tres dimensiones.

Se demuestra la relación entre

esfuerzos normales y

cortantes, y deformaciones

normales y cortantes

mediante la aplicación del

círculo de Mhor.

• Concepto de estado de esfuerzos en un punto

• Tensor de esfuerzos

• Esfuerzo normal y esfuerzo cortante

• Esfuerzo plano y deformación Plana

• Esfuerzos principales y círculo de Mhor

• Deformación

• Deformaciones principales y círculo de Mhor de deformación

• Relaciones esfuerzo-deformación

• Medición experimental de deformación

Hojas

Retroproyector

Computadora

Software de

CAD 2D


7

IT-8-ACM-02-R03

Revisión: 3


Unidad temática 3: Análisis estructural de elementos de pared delgada Competencia particular: Aplicar los métodos para el análisis de esfuerzo y deformación en elementos de pared delgada sometidos a cargas de flexión y torsión



Criterios de desempeño Actividades de

aprendizaje Contenidos Recursos

Determinar la

relación entre

esfuerzos y cargas

aplicadas mediante

la aplicación de las

teorías de análisis de

secciones de pared

delgada, para

analizar estructuras

de aeronaves.

Ejercicios:

Determinación de

distribución de

esfuerzos en vigas.

Ejercicios:

Determinación de flujo

cortante en secciones

cerradas y abiertas.

Reporte:

• Presentación

• Portada


• Cálculos

• Graficas de distribución de esfuerzos



Se presenta el

procedimiento para

determinar la

distribución de esfuerzos

en secciones de pared

delgada.

• Centroides

• Inercias y productos de Inercia

• Secciones de pared delgada

• Calculo de Momentos flexionantes

• Esfuerzo en vigas de sección simétrica

• Esfuerzo en vigas de sección asimétrica

• Deflexión en vigas

• Torsión en elementos de sección cerrada y abierta

• Esfuerzo en placas

Hojas

Retroproyector

Computadora

Lecturas

Software de CAD 2D


8

IT-8-ACM-02-R03

Revisión: 3


Unidad temática 4: Estabilidad estructural Competencia particular: Aplicar los métodos de análisis de estabilidad en vigas y placas



Criterios de desempeño Actividades de

aprendizaje Contenidos Recursos

Determinar la

estabilidad de

estructuras

mediante la teoría

de pandeo elástico

para secciones de

pared delgada, para

identificar y calcular

las cargas críticas y

modos de pandeo.

Ejercicios: Determinación

cargas críticas en vigas y

placas con diferentes

condiciones de apoyo.

Reporte:

• Presentación

• Portada


• Cálculos



Se presenta el

procedimiento para

determinar las cargas

críticas y modos de

pandeo en vigas y

placas.

• Teoría de Euler para columnas

• Longitud efectiva

• Carga crítica

• Esfuerzo

• Vigas con carga excéntrica

• Pandeo en Placas

Hojas

Retroproyector

Computadora

Lecturas

Videos


9

IT-8-ACM-02-R03

Revisión: 3


Unidad temática 5: Elementos de unión estructural Competencia particular: Conocer, seleccionar y analizar diferentes tipos técnicas de unión de elementos estructurales



Criterios de desempeño

Actividades de aprendizaje

Contenidos Recursos

Calcular los

esfuerzos y

deformaciones en

uniones mediante la

aplicación de teorías

de falla para

determinar su

integridad

estructural.

Investigación: Tipos

de uniones aplicadas

en estructuras de

aeronaves

Programa se

software:

Utilizar Matlab o

algún otro software

para calcular la

distribución de

esfuerzos en uniones

adhesivas utilizando

la teoría de Goland

and Reissner y la

teoría Wolkersen.

Reporte:

• Presentación

• Portada



Software:

• Código

• Gráficas de esfuerzos

• Calidad de los resultados

Se presentan los diversos

tipos de uniones

estructurales en aeronaves,

tendencias actuales y

futuras.

Se explican las

características

estructurales de los

elementos de unión.

Se explican las diversas

teorías para determinar los

esfuerzos e integridad de

las uniones.

• Uniones con pernos y remaches o Modos de falla en

uniones con pernos

o Cálculo de esfuerzos en uniones con pernos

• Uniones adhesivas o Tipos de adhesivos o Propiedades

mecánicas de los adhesivos

o Tipos de uniones o Análisis de

esfuerzo cortante en la unión

Hojas

Retroproyector

Computadora

Lecturas

Software Matlab


10

IT-8-ACM-02-R03

Revisión: 3


Evaluación integral de procesos y productos Evidencia Ponderación Examen de medio término 25 % Examen ordinario 25 % Reporte Diagrama Vn 5 % Ejercicios esfuerzo-deformación 10 % Ejercicios distribución de esfuerzos en vigas 10 % Ejercicios esfuerzo y flujo cortante 10 % Ejercicios estabilidad estructural 5 % Reporte: Software para cálculo de uniones estructurales 10 % Total 100%

Producto integrador del aprendizaje de la unidad de aprendizaje:

Al finalizar esta unidad de aprendizaje el estudiante entregará un portafolio el cual contendrá las evidencias de cada una de sus actividades. Fuentes de apoyo y consulta: Libro: Aircraft Structures for Engineering Students

Autor: T.H.G. Megson Editorial: Elsevier, 2013. ISBN: 978-0-08-096905-3 Libro: Analysis and Design of Flight Vehicle Structures

Autor: Bruhn, E. F. Editorial: S.R. Jacobs, 1973. ISBN-13: 978-0961523404 Libro: Aircraft Structures


11

IT-8-ACM-02-R03

Revisión: 3


Autor: David J. Peery Editorial: Dover Publications, Inc., 2011. ISBN-13: 978-048648580-5 Libro: Airframe Structural Design Autor: M.C.Y. Niu

Editorial: HONG KONG CONMILIT PRESS LTD., 2011. ISBN: 978-962-7218 -09- Perfil del docente:

El profesor deberá tener grado mínimo de Ingeniería preferentemente Maestría y/o Doctorado con bases firmes en áreas de mecánica aplicada, siendo honesto, responsable y con una ética profesional comprobable Ficha bibliográfica del profesor: Dr. Pedro López Cruz

El Dr. Pedro López Cruz es Ingeniero Mecánico Electricista por la Universidad Autónoma de Nuevo León. Maestro en Ciencias de la Ingeniería con especialidad en Materiales por la Universidad Autónoma de Nuevo León. Doctor en Ingeniería Aeroespacial por la Universidad de Carleton, Canadá. Su proyecto de Doctorado fue parte del proyecto CRIAQ COMP 506. “Design and Analysis of Hybrid (Bonded and Bolted) Joints for Aerospace Structures”. Proyecto de desarrollo tecnológico financiado por el Gobierno de Quebec y Bombardier Canadá. Durante su proyecto de Doctorado fue trabajador visitante en National Research Council de Canadá, División Aeroespacial. El Dr. López cuenta con más de 15 años de experiencia en proyectos de ingeniería, diseño mecánico y vibraciones mecánicas. Especialista en análisis estructural y uniones estructurales con materiales compuestos. M.C. José de Jesús Villalobos Luna

El M.C. José de Jesús Villalobos Luna es Ingeniero Mecánico Electricista por la Universidad Autónoma de Nuevo León. Maestro en Ciencias de la Ingeniería Mecánica con especialidad en Diseño por la Universidad Autónoma de Nuevo León. Estudios de Doctorado 2008-2011. PTC de la FIME UANL. Experiencia en proyectos de investigación, desarrollo y vinculación con empresas nacionales. Experiencia y conocimientos en las áreas de mecanismos de disipación de energía interna de los materiales y sus mecanismos de fractura, amortiguamiento interno de materiales, vibraciones mecánicas y diseño mecánico. M.C. Pablo Ernesto Tapia González


12

IT-8-ACM-02-R03

Revisión: 3


M.C. Pablo Ernesto Tapia González. Ingeniero mecánico electricista, egresado de la Universidad Autónoma de Nuevo León, maestría en ciencias de la manufactura con especialidad en diseño de producto, por la Universidad Autónoma de Nuevo León. Se desempeña como profesor en la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, Universidad Autónoma de Nuevo León en el área de diseño mecánico. Actualmente cursa el doctorado en ciencias de la ingeniería aeronáutica, en el Centro de Investigación e Innovación en Ingeniería Aeronáutica, de la Universidad Autónoma de Nuevo León. Se ha involucrado en proyectos de diseño mecánico, acústica y vibraciones mecánicas Dr. Diego Francisco Ledezma Ramírez. Ingeniero mecánico electricista por la Universidad Autónoma de Nuevo León, doctorado en vibraciones mecánicas por el Institute of Sound and Vibration Research, University of Southampton. Sus intereses científicos son control y aislamiento de vibraciones mecánicas, análisis modal de estructuras aerospaciales y automotrices. Ha participado en diversos trabajos de consultoría en el área de control de vibraciones y ruido en colaboración con industria local y foránea. Ha publicado en revistas indexadas y arbitradas, y presentado en congresos internacionales. Cuenta con reconocimiento de profesor con perfil deseable PROMEP, y SNI nivel1. Actualmente es profesor investigador en la Facultad de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, Universidad Autónoma de Nuevo León, donde imparte cursos a nivel licenciatura y posgrado, realiza actividades de investigación y vinculación.

JEFATURA DE ACADEMIA JEFATURA DE DEPARTAMENTO Dr. Luis Antonio Amézquita Brooks Dr. Luis Arturo Reyes Osorio

COORDINACIÓN GENERAL SUBDIRECCIÓN ACADÉMICA ACADEMICA DE AERONÁUTICA Dr. Arnulfo Treviño Cubero Dr. Ulises Matías García Pérez


13

IT-8-ACM-02-R03

Revisión: 3


CONTROL DE CAMBIOS

Página Decía Dice Motivo del Cambio Fecha

universidad autÓnoma de nuevo leÓn … · • tendencias actuales y futuras en diseño...

Documents