Ejercicios Capitulo 1

STRENGTH OF MATERIALS 2018-2

1.

A Steel pipe in compression. Find the stresses and strains: a. Change in length of the pipe b. Lateral strain c. Increase in outer and inner diameters d. Increase in wall thickness

2. Two cast-iron pipes are held together by a blot, as shown in Figure. The outer diameters of the pipes are 50 mm and 70 mm and the wall thickness of each pipe is 10 mm. The diameter of the blot is 15 mm. What is the máximum forcé P this assembly can transmit if the máximum permisible stresses in the bolt and the cast iron are 200 MPa in shear and 150 MPa in tension, respectively.

3. A hollow, brass circular pipe ABC (see figure) supports a load P1 = 26.5 kips acting at the top. A second load P2 = 22.0 kips is uniformly distributed around the cap plate at B. The diameters and thicknesses of the upper and lower parts of the pipe are dAB = 1.25 in., tAB = 0.5 in., dBC = 2.25 in., and tAB = 0.375 in., respectively. The modulus of elasticity is 14,000 ksi. When both loads are fully applied, the wall thickness of pipe BC increases by 200 x 10-6 in. a. Find the increase in the inner diameter of pipe segment BC. b. Find Poisson’s ratio for the brass. c. Find the increase in the wall thickness of pipe segment AB and the increase in the inner diameter of AB.

4. Dos barras están unidas a un plato rígido, la sección transversal de cada barra es 20 mm2. La fuerzo F esta desplazado para que plato se mueva solo horizontalmente 0.05 mm sin rotación. Determine la fuerza F y su localización h para los siguientes casos. a. Las dos barras de acero están hechas con módulo de elasticidad E = 200 GPa. b. La barra 1 está hecha de acero (E = 200 GPa) y la barra 2 de aluminio (E = 70 GPa).

5. Una plataforma de acero que soporta maquinaria pesada se apoya sobre cuatro tubos cortos, huecos, de fundición gris. La resistencia última del hierro colado en compresión es 50 ksi. El diámetro exterior de los tubos es d = 4.5 in y su espesor de pared es t = 0.40 in. Utilice un factor de seguridad de 3.5 con respecto a la resistencia última, para determinar la carga total P que puede soportar la plataforma.

6. Un cilindro circular macizo de acero S esta encerrado en un tubo circular de cobre C. El cilindro y el tubo son comprimidos entre las placas rígidas de una maquina de pruebas, con fuerza de compresión P. El cilindro de acero tiene un área transversal As y modulo de elasticidad Es, el tubo de cobre tiene área Ac y modulo Ec, ambas tienen una longitud L. Determine las siguientes cantidades: a. Las fuerzas de compresión Ps en el cilindro de acero y Pc en el tubo de cobre b. Los esfuerzos correspondientes de compresión σs y σc c. El acortamiento δ del conjunto

7. Determine la sección transversal del eslabón CD y el diámetro del pasador B, si el esfuerzo último para los eslabones es σu = 55 KSI y para los pasadores es τu = 36 KSI, el factor de seguridad es de 3.5.

8. Todos los miembros de la estructura que se muestra tienen una sección transversal de 500 mm2 y todos los pasadores tienen un diámetro de 20 mm. Determine: a) El esfuerzo normal en los eslabones CD y DE b) El esfuerzo cortante en el eslabón A, asumiendo que está en cortante doble.

9. Una unión con pasadores puede tiene la siguiente configuración. Determine el diámetro mínimo de los pasadores, para un factor de seguridad de 2. El esfuerzo cortante máximo que soporta el material del pasador en de 300 MPa.

10. Dos posibles configuraciones de juntas mediante pasadores para una armadura deben ser evaluadas. El diámetro de los pasadores es de 20 mm. Determine cual de las dos configuraciones de juntas es mejor para minimizar el efecto del esfuerzo cortante en el pasador, para el caso mostrado.

11. El esfuerzo normal en los elementos de la armadura que se muestra en la figura, esta limitado a 160 MPa en tensión o compresión. Todos los elementos tienen sección transversal circular. El esfuerzo cortante máximo en los pasadores es de 250 MPa. Determine: a) El diámetro mínimo aproximado en milímetros de los miembros CG, CD y CB b) El diámetro mínimo del pasador C c) La secuencia de ensamble de los elementos CG, CD y CB.

12. La figura muestra una armadura y la secuencia de ensamble de los pasadores H, G, y F. Todos los eslabones de la armadura tiene una sección transversal con área de 250 mm2 y los pasadores un diámetro de 15 mm. Determine, (a) el esfuerzo axial en los eslabones HA, HB, HG, y HC. (b) el máximo esfuerzo cortante en el pasador H.

13. Todos los pasadores de la figura están a cortante simple, y tiene un diámetro de 40 mm. Todos los eslabones tienen una sección transversal cuadrada. Determine el máximo esfuerzo cortante en los pasadores y el esfuerzo normal en el eslabón BD.

14. La figura muestra una armadura y la secuencia de ensamble de los pines H, G, y F. Todos los eslabones de la armadura tiene una sección transversal con área de 250 mm 2 y los pasadores un diámetro de 15 mm. Determine, (a) el esfuerzo axial en los eslabones FG, FC, FD, y FE. (b) el máximo esfuerzo cortante en el pasador F.

15. El esfuerzo normal en los elementos de la armadura que se muestra en la figura, esta limitado a 160 MPa en tensión o compresión. Todos los elementos tienen sección transversal circular. El esfuerzo cortante máximo en los pasadores es de 250 MPa. Determine: d) El diámetro mínimo aproximado en milímetros de los miembros ED, EG, y EF e) El diámetro mínimo del pasador E f) La secuencia de ensamble de los elementos ED, EG y EF.

16. A simple pin-connected truss is loaded and supported as shown in Figure. All members of the truss are aluminum pipes that have an outside diameter of 42 mm and a wall thickness of 3.5 mm. Determine the normal stress in each truss member.

17. Two solid cylindrical rods support a load of P = 27 kN, as shown in Figure. Rod (1) has a diameter of 16 mm and the diameter of rod (2) is 12 mm. Determine the normal stress in each rod.