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Campo DC Valor Lengua/Idioma
dc.coverage.spatialMéxico-
dc.coverage.temporal2014-2017-
dc.date.accessioned2020-03-03T15:08:39Z-
dc.date.available2020-03-03T15:08:39Z-
dc.date.issued2014-
dc.identifier.urihttp://132.248.161.133:8080/jspui/handle/123456789/5349-
dc.description.abstractLos materiales didácticos que proponemos elaborar son equipos demostrativos de una serie de fenómenos de la mecánica de sólidos no convencionales que se presentan en la práctica de la ingeniería y a menudo como parte de dispositivos de alta tecnología. Es importante destacar que se trata de casos que han sido estudiados en el Laboratorio de Mecánica Aplicada del Centro Tecnológico de la FES Aragón, en proyectos de investigación y de desarrollo tecnológico que han sido realizados el sector público y privado. Como se sabe, la transferencia de conocimiento generado en proyectos de investigación a la docencia es consecuencia más deseable ya que vincula dos de las labores sustantivas de cualquier universidad por lo que debe ser apoyada. A continuación, se da una breve descripción de los tópicos que se abordarán en el presente proyecto así como el arreglo experimental que proponemos construir y el principio físico que se empleará. 1.- Comportamiento mecánico de materiales con memoria de forma. Se propone construir un tablero demostrativo que mediante alambres y resortes de materiales con memoria de forma muestre los efectos: a) Memoria de forma simple, b) super-elasticidad y c) doble efecto memoria de forma asistido. Este dispositivo se acompañará de un manual de operación que además de brindar la información fundamental sobre el comportamiento de los materiales con memoria de forma, proporciona criterios generales para diseñar dispositivos empleando estos materiales. 2.- Comportamiento mecánico de un material poli-cristalino. Para desarrollar este punto, proponemos construir un dispositivo mecánico que permitirá observar en un microscopio óptico, las "huellas" de las variantes de martensita durante la transformación martensítica inducida por esfuerzo en materiales con memoria deforma mono y poli-cristalinos. Las muestras observadas serán previamente analizadas para determinar la orientación cristalina de cada grano y/o del monocristal mediante la técnica denominada Electron Backscatter Diffraction (EBSD). 3.- Estados de esfuerzos inducidos en muestras sometidas a diferentes cargas aplicadas. Para visualizar este fenómeno, se aprovecharán los patrones de deformación asociados a la formación de variantes de martensita en materiales con memoria de forma. Para esto se elaborará un arreglo experimental que consiste en una pequeña prensa de carga con aditamentos que permitirán someter a conjunto de muestras mono-cristalinas fabricas con una aleación de Cu-Al-Be, cuya orientación cristalina haya sido medida empleando la técnica EBSD, a arreglos de carga típicos tales como: compresión, flexión, torsión, flexión torsión etc. La prensa podrá ser montada en un microscopio óptico fijo o móvil preferentemente con interfase a una computadora. 4.- Transmisión de carga a través de medios elásticos. Para mostrar estos efectos se contempla construir varios arreglos que permitan al alumno visualizar el efecto en estudio. 4.1.- El primer arreglo consiste someter una muestra en forma de lámina a flexión en cantilever con carga puntual proveniente de un resorte cuya constante es conocida. 4.2.- El siguiente arreglo consiste en dos láminas en un arreglo tipo cantilever sometidas a una carga puntual proveniente de un resorte que aplica la carga a ambas simultáneamente. 4.3.- Se trata de un arreglo experimental en el que un anillo circular es sometido a una carga de compresión simple mediante una prensa. La pared interna del anillo será instrumentada con 4 galgas extensométricas. 4.4.- Para este caso se elaborará arreglo en el que un anillo circular plástico envuelto en materiales con diferentes rigideces, es sometido a una carga de compresión. El anillo es instrumentado con 4 galgas extensométricas en su pared interna. 4.5.- Este caso se refiere a un arreglo experimental en que se simula una junta tipo: espiga-empaque-campana sometido a presión y vacío. La campana de la junta será instrumentada con galgas extensométricas. Para estos-
dc.description.sponsorshipDirección General de Asuntos del Personal Académico (DGAPA)-
dc.languagees-
dc.rightsTodos los derechos son propiedad de la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM)-
dc.titleDesarrollo de materiales didácticos de apoyo para la enseñanza de tópicos avanzados de mecánica de sólidos y diseño mecánico-
dc.typeProyecto PAPIME-
dcterms.bibliographicCitationCortes Perez Jacinto; Reyes Solis Alberto (2014). Desarrollo de materiales didácticos de apoyo para la enseñanza de tópicos avanzados de mecánica de sólidos y diseño mecánico. (Proyecto PAPIME). Dirección General de Asuntos del Personal Académico (DGAPA). UNAM México-
dcterms.provenanceFacultad de Estudios Superiores Aragón-
dc.identifier.papimePE102214-
dc.contributor.responsibleCortes Perez, Jacinto-
dc.contributor.coresponsibleReyes Solis, Alberto-
dc.description.objective1.-El objetivo principal del proyecto es que los estudiantes de la FES Aragón cuenten con material didáctico que les faciliten el aprendizaje de conocimientos avanzados en mecánica de sólidos y diseño mecánico tales como: 1.1.- El comportamiento de materiales con memoria de forma 1.2.- La transmisión de carga través de medios elásticos 1.3.- La distribución de esfuerzos en un material mono-cristalino asociado a la carga aplicada. 2.-Desarrollar materiales didácticos que faciliten la comprensión de los tópicos anteriores: 2.1.- Tablero demostrativo de los efectos de los materiales con memoria de forma. 2.2.- Estructura para el montaje y estudio del comportamiento de materiales mono y poli cristalinos en arreglos de carga de flexión, compresión, etc. 2.3.- Marco de carga para el estudio de la trasmisión de carga a través de cuerpos elásticos.-
dc.description.hypothesisLos materiales didácticos que se desarrollarán serán capaces de mostrar de manera contundente los rasgos característicos de: a) La transformación martensítica inducida por esfuerzo y/o temperatura que ocurre en los materiales con memoria de forma, desde el nivel estructural al nivel micro-estructural y macroscópico, así como su aplicación en el diseño de dispositivos inteligentes y/o de avanzada. b) Los patrones de deformación que presentan los materiales con memoria de forma durante la transformación martensítica inducida por esfuerzo para cada variante de martensita y su relación con el estado de esfuerzos. c) La transmisión de carga a través de medios elásticos y su aplicación en problemas reales de ingeniería civil y/o mecánica.-
dc.description.strategies1.- El tablero demostrativo de los efectos de los materiales con memoria de forma se elaborará empleando una serie de alambres y resortes fabricados con una aleación de NiTi colocados en arreglos de tensión. En el caso del alambre se emplearán dos, uno en fase martensítica y el otro en fase austenítica. Ambos serán sometidos a carga de tensión mediante una celda de carga y/o desplazamiento conectada a un equipo de adquisición de datos modelo P3 marca Vishay. El alambre que se encuentra en martensita será calentado mediante la aplicación de un voltaje que generará una corriente que, por efecto Joule, calentará el alambre. El resorte con memoria de forma será acoplado a un mecanismo oscilatorio que se activará al calentar el alambre mediante la aplicación de aire caliente. 2.-La estructura para el montaje y estudio del comportamiento de materiales mono y poli cristalinos en arreglos de carga de flexión, compresión, etc. será construido a partir de una mesa de posicionamiento de un microscopio electrónico y una prensa de carga que permite someter una muestra a cargas como: compresión y flexión. Las muestran que se estudiarán deberán ser sometidas a estudios para determinar las orientaciones cristalinas empleando la técnica Electron Backscatter Diffraction (EBSD). 3.- El Marco de carga para el estudio de la trasmisión de carga a través de cuerpos elásticos consistirá esencialmente en una prensa que nos permite aplicar una carga de compresión y medir el desplazamiento inducido mediante sistema de medición mecánico. Las muestras de prueba consisten en los siguientes arreglos que son insertados en el marco de carga: 3.1.- Una lámina tipo viga en cantilever sometida a una carga proveniente de un resorte helicoidal 3.2.- Dos láminas tipo vigas en cantilever sujetas a una carga puntual proveniente de un resorte helicoidal colocado entre ambas láminas. 3.3.- Un anillo circular embebido en un confinamiento con la misma rigidez que el anillo y otro con rigidez mayor. 3.4.- Un arreglo de cilindros maquinadas de manera que simulen una junta tipo: espiga-empaque-campana. Todas las muestras, serán instrumentadas con galgas extensométricas en distintos puntos. Así mismo, las galgas y/o las celdas de carga y/o desplazamientos serán conectados a un sistema de adquisición portátil modelo P3 marca Vishay.-
dc.description.goalsPrimer año 1.- Diseño, construcción e instrumentación los siguientes dispositivos: 1.1.- Tablero demostrativo de los efectos de los materiales con memoria de forma. 1.2.- Estructura para el montaje y estudio del comportamiento de materiales mono y poli cristalinos en arreglos de carga de flexión, compresión, etc. 2.- Elaborar las muestras que se emplearán en los estudios para: 2.1.- Mostrar el comportamiento de materiales con memoria de forma en alambres y resortes. 2.2.- El estudio del comportamiento mecánico de poli-cristales. 2.3.- Distribución de esfuerzos en mono-cristales sujetos a distintos arreglos de carga. 3.- Iniciar la escritura de los manuales de prácticas de los equipos descritos en el inciso (1). Segundo año 1.- Concluir la construcción e instrumentación de los equipos descritos en las metas del primer año: 1.1.- Tablero demostrativo de los efectos de los materiales con memoria de forma. 1.2.- Estructura para el montaje y estudio del comportamiento de materiales mono y poli cristalinos en arreglos de carga de flexión, compresión, etc. Así mismo se espera realizar pruebas de operación de dichos equipos así como la elaboración de ajustes para su apropiada operación. 2.- Construir e instrumentar un marco de carga para el estudio de la trasmisión de carga a través de cuerpos elásticos. 2.1.- Elaborar las muestras y los arreglos para someterlas a las cargas correspondientes a la equipo para estudiar la transmisión de carga a través de cuerpos elásticos. 3.- Continuar la escritura de los manuales de prácticas de: a) El tablero demostrativo de los efectos de los materiales con memoria de forma y b) del marco de carga para el estudio del comportamiento de materiales poli-cristalinos y c) del equipo para el estudio de la distribución de esfuerzos en un material mono-cristalino. Tercer año Concluir la construcción e instrumentación de los equipos descritos en las metas del primer y segundo año: 1.1.- Tablero demostrativo de los efectos de los materiales con memoria de forma. 1.2.- Estructura para el montaje y estudio del comportamiento de materiales mono y poli cristalinos en arreglos de carga de flexión, compresión, etc. 1.3.- Marco de carga para el estudio de la trasmisión de carga a través de cuerpos elásticos. Concluir la escritura de los manuales de prácticas de laboratorio de los tres equipos anteriores.-
dc.description.goalsAchieved1.- Diseño y construcción de: 1.1.- Tableros demostrativos de los efectos de los materiales con memoria de forma. 1.2.- Estructura para el montaje y estudio del comportamiento de materiales mono y poli cristalinos en arreglos de carga de flexión. 1.3.- Dispositivo para estudiar el comportamiento mecánico de materiales empleando técnicas de análisis de imágenes. 1.4.- Dispositivo para pruebas mecánicas a juntas tipo espiga-campana en tuberías plásticas. 1.5.- Equipo para caracterización de materiales. 2.- Se elaboraron arreglos experimentales que nos permitieron realizar diversas pruebas a distintos materiales que a continuación se describen: 2.1.- Flexión por pandeo en muestra monocristalinas y policristalinas fabricadas con un material con memoria de forma tipo Cu-Al-Be cuyas orientaciones cristalinas fueron medidas empleando la técnica llamada Electron Back Scattering Difranction (EBSD). Estas fueron realizadas empleando el equipo descrito en el punto 1.2 mientras la medición de las orientaciones cristalinas se efectuaron en la Universidad Politécnica de Valencia, España. 2.2.- Determinación de propiedades mecánicas de materiales metálicos y plásticos. En ambos casos se empleo el equipo descrito en el punto 1.5 pero para los materiales metálicos las muestras se instrumentaron empleando galgas extensométrica mientras que para las muestras plásticas se empleo un arreglo de deformación constante. 2.3.- Pruebas de rotación y corte bajo presión positiva y vacío a juntas tipo espiga-campana en tuberías plásticas corrugadas de 12 pulg de diámetro. Estas pruebas fueron realizadas en el equipo descrito en 1.4 y se contó con la asesoría del Dr. Ian Moore de Queen's University, Ontario, CA. 2.4.- Determinación de campos de deformaciones en piezas sometidas a la acción cargas de compresión a través de dados con geometrías diversas en muestras de materiales poliméricos. Estas pruebas se realizaron empleando el equipo descrito en el punto 1.3. 2.5. Doble efecto memoria de forma asistido en alambres y resortes fabricados con aleaciones de NiTi con memoria de forma empleando los equipos mencionados en el el punto 1.1. Caben mencionar que se realizaron trabajos de colaboración el Dr. Horacio Flores Zúñiga del Instituto Potosino de Ciencia y Tecnología (IPICYT) para emplear resortes de una aleación de Cu-Zn-Al en el equipo mencionado. 3.- Se elaboraron las siguientes prácticas que emplean los equipos desarrollados: 3.1. Caracterización de materiales: a) Ensayo de flexión en caltiliver b) Relajación de esfuerzos 3.2.- Tableros demostrativos de los efectos de los MMF a) Comportamiento termomecánico de los MMF b) Principios de diseño de equipos que usan MMF 3.3.- Estructura para el comportamiento de materiales mono y poli cristalinos. a) Análisis de la distribución de esfuerzos en un MMF monocristalino 3.4. Estudio del comportamiento mecánico de materiales empleando técnicas de análisis de imágenes. a) Análisis de deformaciones empleando análisis de imágene-
dc.description.areaÁrea 1. Ciencias Físico Matemáticas y de las Ingenierías-
dc.description.selfAssessmentEn términos generales, considero que los resultados alcanzados al finalizar el presente proyecto han sido sobresalientes ya que superan las expectativas en cuanto a cantidad y calidad de los productos generados. Como se mencionó en los logros alcanzados, se tuvieron los siguientes excedentes: a) Se contempló diseñar y construir 2 equipos didácticos y se construyeron 6. b) Se considero generar 2 o tres prácticas de laboratorio y se obtuvieron 6. Además se generó un estudio para la elaboración de prácticas de laboratorio. c) Aunque no se habían contemplado en el proyecto original, se concretaron acciones de colaboración con dos instituciones externas a la UNAM (Queen's University de Ontario Canadá y el Instituto Potosino de Investigación Científica) que nos brindaron apoyo para realizar trabajos que no es posible realizar en nuestra institución. Adicional mente se apoyo: 1.- la publicación de los siguinetes 3 artículos: David Becerril García, Jacinto Cortés Pérez and Ian D. Moore QUALITY CONTROL TESTING OF JOINTSN GRAVITY FLOW PLASTIC PIPES. Proceeding of PPXVIII September 12-14. pp1-10. (2016) - Becerril García David, Ian D. Moore and Cortes-Perez Jacinto. "Modelling and Parametric Study of a Gasketed Bell and Spigot Joint in a Buried Reinforced Concrete Pipeline," has been received by the Journal of Pipeline Systems - Engineering and Practice. Aceptado para su publicación en el Journal of Pipe line systems engineering and practice. (2016) 2.- La formación de recursos humanos ya que se logro titular a un maestrante, un posdoctorante ,un doctorante y un alumno de licenciatura.: Licenciatura Enrique Ramirez Chamorro. "Diseño de tableros didácticos para la enseñanza de ingeniería utilizando Materiales con Memoria de Forma". Ingeniero Mecánico, FES Aragón. 90% Maestría Salvador Cabrera González. “Propuesta de un método de análisis experimental de esfuerzos basado en la Transformación Martensítica Inducida por Esfuerzos en Materiales con Memoria de Forma monocristalinos”. Maestro en Ingeniería, Programa de Maestría y Doctorado en Ingeniería, UNAM. Grado obtenido en abril de 2016. Doctorado Fernando Néstor García Castillo. "Estudio de las interacciones intergranulares durante la Transformación Martensítica Inducida por Esfuerzo en materiales con memoria de forma policristalinos". Doctor en Ingeniería, Maestro en Ingeniería, Programa de Maestría y Doctorado en Ingeniería, UNAM. Grado obtenido en mayo de 2016. Posdoctorado David Becerril García. "Estudio del comportamiento mecánico de juntas de tuberías que trabajan por gravedad; desempeño hermético a largo plazo y modelado numérico". Programa de Estancias Posdoctorales en la UNAM. FES Aragón, 2015-2017.-
dcterms.educationLevel.SEPLicenciatura-
dcterms.educationLevel.SEPnivel superior
dcterms.callforproject2014-
dc.subject.DGAPAIngenierías-
Aparece en las colecciones: 1. Área de las Ciencias Físico Matemáticas y de las Ingenierías

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