Programa de Unidad Académica Nombre de la Facultad o Escuela Facultad de Ingeniería Nombre del Programa Educativo Ingeniero en Mecatrónica Plan de Estudio: 2009 Nombre de la academia(s) que lo aprobó (aron): Academia de Mecatrónica

Genéricas

Específicas

             

Nombre de la Unidad de Aprendizaje: Mecánica de Fractura (Optativa 4) Horas Horas Créditos: totales: teóricas: 4 4 2 Área: Núcleo: Ingeniería Integrador Aplicada Unidad de Aprendizaje práctica de acuerdo al art. 57 RGA :

Horas prácticas: 2 Tipo: Optativa Si:

X

No:

Competencias del Perfil de Egreso del Programa Educativo Desarrollo de la lecto-escritura de textos artísticos, técnicos y científicos. Conocimiento de la lengua extranjera. La utilización de las TIC en el ámbito profesional Habilidades de investigación Destrezas sociales Habilidades cognitivas Capacidades metodológicas Capacidad individual Capacidad emprendedora Capacidad de organización Capacidad de liderazgo Sensibilidad para temas medioambientales Cuidado de la salud Conocimiento de otras culturas y costumbres  Utiliza tecnologías de software para modelar, simular y construir soluciones de sistemas de producción avanzada y flexible, que incluyan diseño y manufactura asistida por computadora (CAD,CIM,CAM).  Interactúa con grupos multidisciplinarios en la toma de decisiones para integrar tecnologías apropiadas en las áreas de automatización industrial, robótica y control automático, generando soluciones integrales con calidad, eficiencia, precisión, versatilidad, seguridad para el mejoramiento de la competitividad de las empresas.

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Nombre de la Unidad de Aprendizaje: Mecánica de Fractura (Optativa 4) Horas Horas Créditos: totales: teóricas: 4 4 2 Área: Núcleo: Ingeniería Integrador Aplicada Unidad de Aprendizaje práctica de acuerdo al art. 57 RGA :

Horas prácticas: 2 Tipo: Optativa Si:

X

No:



Competencias del área de formación

Competencia de la Unidad de Aprendizaje

Sub-competencia

Analizar y Aplicar axiomas, teoremas y leyes para fundamentar su aplicación en las ciencias y saberes de la ingeniería Mecatrónica.  Analizar y Aplicar modelos físicos a los fenómenos que rigen el comportamiento de la materia / energía, soportados en la creatividad y la observación para luego lograr plantear diversas soluciones Mecatrónicas.  Caracterizar y Modelar las sustancias, los procesos industriales de transformación química en su cinética, equilibrio y en sus relaciones energéticas para desarrollar en el área profesional tecnologías y procesos industriales más eficientes. Aprender las bases necesarias del estudio del fenómeno de degradación de estructuras y componentes metálicos por corrosión en diversos ambientes corrosivos presentes en condiciones reales de servicio, para conocer la resistencia que los materiales tienen a dicho tipo de degradación y la relación que tiene la microestructura del material con dicha resistencia, aplicando los conocimientos fundamentales de comportamiento electroquímico de los materiales, adquiridos durante las clases teóricas y en el laboratorio.

Analizar el comportamiento elástico de los materiales según su naturaleza dúctil o frágil considerando que son sólidos continuos. Analizar el comportamiento elástico lineal de materiales reales con defectos.

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Horas prácticas: 2 Tipo: Optativa Si:

X

No:

Actividades Sesiones

Temas

Comportamiento elástico de los materiales

Subtemas

1.1.- Conocer y comprender la Teoría de Grifith de la Fractura 1.1.1.- Tasa de liberación de energía y energía de fractura

15

1.1.2.- Modos de Fractura Solucionar problemas referentes al proceso de fractura basado en la teoría de Griffith

Docente

Bibliografía

Alumno

Cuestionario diagnóstico.  Encuadra la dinámica del curso.  Aplica el cuestionario diagnóstico. Debate  Dirige discusiones sobre las propiedades de los materiales de uso en ingeniería.

Cuestionario diagnóstico.  Resuelve cuestionario diagnóstico.

Trabajo Colaborativo  Indica los lineamientos de comportamiento en laboratorio y actividades a desarrollar antes,

Trabajo Colaborativo  Ejecuta las prácticas de laboratorio según manual.  Participa de forma ordenada y respetuosa en la

el

Uso de las TIC’s  Revisa bibliografía de diversos autores respecto al comportamiento mecánico de los materiales.

1,2,3, 4

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durante y después de las prácticas de laboratorio.  Guía las Prácticas de laboratorio.

Evaluación Criterios Debate el significado y valor del comportamiento elástico de los materiales. Desarrolla cálculos simples de resistencia de materiales en régimen de

Evidencias

Resumen de tipos

Ponderación

Ponderación de la SubCompetencia

10

de materiales y sus propiedades. Ejercicios resueltos en libreta con rubrica.

10

Resumen de comportamiento

10

20 %

Horas prácticas: 2 Tipo: Optativa Si:

X

No:

dinámica.  Elaboración de Bitácora de práctica de laboratorio.

Ambiente de trabajo o aprendizaje  Aula con aire acondicionado.  Cañón.  Pintarrón.  Laboratorio con aire acondicionado.  Computadora portátil.

Materiales y recursos didácticos

Materiales impresos: libros de consulta, manual de prácticas Materiales audiovisuales: presentaciones en power point, videos didácticos. Página 4 de 20

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deformación elástica.

mecánico de materiales

Debate sobre el comportamiento elástico de materiales ideales y reales.

Bitácora de prácticas de laboratorio con rubrica.

Realiza de manera colaborativa las prácticas de laboratorio propuestas en el manual, siguiendo las normas de seguridad e higiene.

30

Examen escrito.

40

Horas prácticas: 2 Tipo: Optativa Si:

X

Equipo: Computadoras, cañón proyección.

No:

de

Material y equipo de laboratorio: el necesario e indicado en cada práctica de laboratorio.

Contesta acertadamente un examen escrito.

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Nombre de la Facultad o Escuela Facultad de Ingeniería Nombre del Programa Educativo Ingeniero en Mecatrónica Plan de Estudio: 2009 Nombre de la academia(s) que lo aprobó (aron): Academia de Mecatrónica

Horas prácticas: 2 Tipo: Optativa Si:

X

No:

Utilizar el concepto de factor de concentración de esfuerzos y el de factor de intensidad de esfuerzos para realizar evaluaciones de condiciones críticas para crecimiento de grieta en régimen elástico lineal.

Sub-competencia

Actividades Sesiones

15

Temas

Subtemas

Concepto de factor de concentración de esfuerzos y el de factor de intensidad de esfuerzos

El Factor de intensidad de esfuerzos. La ecuación de K La concentración de esfuerzos Campo de esfuerzos en la vecindad de concentradores de esfuerzos.

Docente

Debate • Dirige discusiones sobre la concentración de esfuerzos. Trabajo Colaborativo • Indica los lineamientos de comportamiento en

Bibliografía

Alumno

Uso de las TIC’s • Revisa bibliografía de enlaces químicos. Trabajo Colaborativo • Ejecuta las prácticas de laboratorio según manual. • Participa de forma ordenada y respetuosa en la

1,2,3,4 y 5

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laboratorio y actividades a desarrollar antes, durante y después de las prácticas de laboratorio. • Guía las Prácticas de laboratorio.

Evaluación Criterios

Evidencias

Ponderación

Realiza ejercicios sobre el factor de concentración de esfuerzos y con el factor de intensidad de esfuerzos.

Ejercicios resueltos de factor de intensidad y de concentración de esfuerzos en libreta con rubrica.

Debate

Resumen

15

20 % 15

sobre

las

de

las

Ponderación de la SubCompetencia

Horas prácticas: 2 Tipo: Optativa Si:

X

No:

dinámica. • Elaboración de Bitácora de práctica de laboratorio.

Ambiente de trabajo o aprendizaje  Aula con aire acondicionado.  Cañón.  Pintarrón.  Laboratorio con aire acondicionado. Computadora

Materiales y recursos didácticos Materiales impresos: libros de consulta, manual de prácticas Materiales audiovisuales: presentaciones en power point, videos Página 7 de 20

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diferencias y particularidades de los dos tipos de singularidades en el campo de esfuerzos generado. Realiza de manera colaborativa las prácticas de laboratorio propuestas en el manual, siguiendo las normas de seguridad e higiene. Contesta acertadamente examen escrito

diferentes ecuaciones para determinar el factor de intensidad de esfuerzos.

portátil

20 Bitácora de prácticas de laboratorio con rubrica. Examen escrito.

50

Horas prácticas: 2 Tipo: Optativa Si:

X

No:

didácticos. Equipo: Computadoras, cañón de proyección. Material y equipo de laboratorio: el necesario e indicado en cada práctica de laboratorio

un

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Nombre de la Facultad o Escuela Facultad de Ingeniería Nombre del Programa Educativo Ingeniero en Mecatrónica Plan de Estudio: 2009 Nombre de la academia(s) que lo aprobó (aron): Academia de Mecatrónica

Horas prácticas: 2 Tipo: Optativa Si:

X

No:

Reconocerá las condiciones del tamaño de grieta crítico y el nivel de esfuerzo nominal crítico que propician el crecimiento inestable de grieta, relacionando estos valores con la velocidad de disipación de energía G para determinar la Equivalencia entre G y K y la tenacidad de fractura KIC

Sub-competencia

Actividades Sesiones

Temas Condiciones del tamaño

15

Subtemas 3.1. Concepto de tenacidad de fractura K

de grieta crítico y el nivel de esfuerzo 3.2..- Equivalencia entre nominal crítico GyK

3.3. Solución de problemas referentes a cálculos de G y K para probetas de diferente configuración

Bibliografía Docente

Alumno

Debate Uso de las TIC’s  Dirige discusiones  Revisa bibliografía de sobre la tenacidad teoría de la tenacidad de fractura de fractura. Trabajo Colaborativo  Indica los lineamientos de comportamiento en laboratorio y actividades a desarrollar antes,

Trabajo Colaborativo  Ejecuta las prácticas de laboratorio según manual.  Participa de forma ordenada y respetuosa en la

1,2,3,4 y 5

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durante y después de las prácticas de laboratorio.  Guía las Prácticas de laboratorio.

Evaluación Criterios

Evidencias

Realiza ejercicios sobre tamaño crítico de grieta y de nivel crítico de esfuerzo nominal. Realiza ejercicios sobre cálculo de rapidez de liberación de energía durante el crecimiento de grieta. Debate

sobre

las

Ponderación

Ejercicios de cálculos de tamaño critico de grieta y de esfuerzo nominal crítico para el crecimiento inestable de grieta.

20

Resumen de las condiciones para crecimiento inestable de grita en libreta con

10

Ponderación de la SubCompetenc ia

20 %

Horas prácticas: 2 Tipo: Optativa Si:

X

No:

dinámica.  Elaboración de Bitácora de práctica de laboratorio.

Ambiente de trabajo o aprendizaje  Aula con aire acondicionado.  Cañón.  Pintarrón.  Laboratorio con aire acondicionado.  Computadora portátil.

Materiales y recursos didácticos Materiales impresos: libros de consulta, manual de prácticas Materiales audiovisuales: presentaciones en power point, videos didácticos. Equipo: Computadoras, cañón Página 10 de 20

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condiciones para la propagación estable e inestable de grieta

rubrica.

Realiza de manera colaborativa las prácticas de laboratorio propuestas en el manual, siguiendo las normas de seguridad e higiene.

Bitácora de prácticas de laboratorio con rubrica.

Contesta acertadamente examen escrito

Horas prácticas: 2 Tipo: Optativa Si:

X

No:

de proyección. 30

Material y equipo de laboratorio: el necesario e indicado en cada práctica de laboratorio

40 Examen escrito.

un

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Horas prácticas: 2 Tipo: Optativa Si:

X

No:

Reconocerá la condición de esfuerzo plano y la condición de deformación plana y utilizará la aproximación de Irwin y la aproximación de Dugdale.

Sub-competencia

Actividades Sesiones

15

Temas

Subtemas

Condición de esfuerzo plano y la condición de deformación plana

4.1 Conocimiento y comprensión del concepto de Zona plástica en carga constante. 4.1.1 La aproximación de Irwin 4.1.2 El modelo de Dugdale 4.2. La zona plástica en esfuerzo cíclico

Bibliografía Docente Debate  Dirige discusiones sobre el concepto de zona plástica. Trabajo Colaborativo  Indica los lineamientos de comportamiento en laboratorio y actividades a desarrollar antes, durante y después de las prácticas de

Alumno Uso de las TIC’s  Revisa bibliografía sobre la formación de la zona plástica en la región de la punta de grieta.

1, 2, 3, 4

Trabajo Colaborativo  Ejecuta las prácticas de laboratorio según manual.  Participa de forma ordenada y respetuosa en la Página 12 de 20

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laboratorio. Solucionar problemas referentes a esfuerzos y  Guía las Prácticas de laboratorio. deformaciones en la zona plástica

Evaluación Criterios

Evidencias

Realiza ejercicios sobre determinación de condición de deformación plana y de esfuerzo plano para el crecimiento de grieta relacionado con espesor de elemento. Debate sobre condiciones facilitan

las que la

Ejercicios de cálculos de tamaño critico de grieta y de esfuerzo nominal crítico para el crecimiento inestable de grieta. Resumen de las condiciones para crecimiento inestable de grita en libreta con rubrica.

Ponderación

Ponderación de la SubCompetenc ia

15

20 % 20

Horas prácticas: 2 Tipo: Optativa Si:

X

No:

dinámica.  Elaboración de Bitácora de práctica de laboratorio.

Ambiente de trabajo o aprendizaje  Aula con aire acondicionado.  Cañón.  Pintarrón.  Laboratorio con aire acondicionado.  Computadora portátil.

Materiales y recursos didácticos Materiales impresos: libros de consulta, manual de prácticas Materiales audiovisuales: presentaciones en power point, videos didácticos. Equipo: Computadoras, cañón Página 13 de 20

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propagación de una grieta y sobre el constrain (constricción) Realiza de manera colaborativa las prácticas de laboratorio propuestas en el manual, siguiendo las normas de seguridad e higiene.

Sub-competencia

Horas prácticas: 2 Tipo: Optativa Si:

X

No:

de proyección. 25 Bitácora de prácticas de laboratorio con rubrica.

Examen escrito.

Material y equipo de laboratorio: el necesario e indicado en cada práctica de laboratorio 40

Reconocerá y determinará los campos de deformación y de esfuerzo en la punta de grieta con una gran zona plástica, así como la fluencia de material a baja escala y fluencia de material a gran escala.

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Nombre de la Facultad o Escuela Facultad de Ingeniería Nombre del Programa Educativo Ingeniero en Mecatrónica Plan de Estudio: 2009 Nombre de la academia(s) que lo aprobó (aron): Academia de Mecatrónica

Horas prácticas: 2 Tipo: Optativa Si:

X

No:

Actividades Sesiones

20

Temas

Subtemas

Campos de deformación y de esfuerzo en la punta de grieta con una gran zona plástica

5.2. Conocer y comprender el concepto de campos de deformación en punta de grieta 5.1.1.Flujo e material a baja escala 5.1.2.- Flujo de material a gran escala Solucionar problemas referentes campo de deformación en punta de grieta

Bibliografía Docente

Alumno

Debate  Dirige discusiones sobre los campos de deformación en la punta de grieta.

Uso de las TIC’s  Revisa bibliografía de flujo de material a baja y a gran escala.

Trabajo Colaborativo  Indica los lineamientos de comportamiento en laboratorio y actividades a desarrollar antes, durante y después de las prácticas de laboratorio.  Guía las Prácticas de laboratorio.

Trabajo Colaborativo  Ejecuta las prácticas de laboratorio según manual.  Participa de forma ordenada y respetuosa en la dinámica.  Elaboración de Bitácora de práctica de laboratorio.

1,2,3,4

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Evaluación Criterios Realiza ejercicios sobre determinación de campos de deformación en la región del material enfrente de la punta de una grieta. Debate sobre los campos de deformación que se generan en la punta de una grieta que crece. Realiza de manera colaborativa las prácticas de laboratorio propuestas en el manual, siguiendo las normas

Evidencias Ejercicios de cálculos campos de deformación en la punta de grieta y de la condición para la fluencia de material. Resumen sobre deformación en zona plástica y fluencia a baja y larga escala en libreta con rubrica. Bitácora de prácticas de laboratorio con rubrica.

Ponderación

Ponderación de la SubCompetenc ia

 Aula con aire acondicionado.  Cañón.  Pintarrón.  Laboratorio con aire acondicionado.  Computadora portátil.

15

20

20 % 25

Ambiente de trabajo o aprendizaje

Horas prácticas: 2 Tipo: Optativa Si:

X

No:

Materiales y recursos didácticos Materiales impresos: libros de consulta, manual de prácticas Materiales audiovisuales: presentaciones en power point, videos didácticos. Equipo: Computadoras, cañón de proyección. Material y equipo de laboratorio: el necesario e indicado en cada práctica de laboratorio

Examen escrito. 40

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Horas prácticas: 2 Tipo: Optativa Si:

X

No:

de seguridad e higiene.

Bibliografía sugerida BÁSICA

1. David Broek, The Practical Use of Fracture Mechanics, Kluwer Academic Publishers, The Netherlands, 1989, ISBN: 90-247-0223-0 2. J.H. Beynon, M.W. Brown and R.A. Smith, T.C. Lindley B. Tomkins and A.A. Balkema, Engineering Against Fatigue, Rotterdam Brookfield, UK, 1999, ISBN: 90-5410-969-6 3. Richard W. Hertzberg, Deformation and Fracture Mechanics of Engineering Materials, Third Edition, John Wiley & Sons, Inc., USA, 1989, ISBN: 0-471-63589-8 4. D. Broek, Elementary Fracture Mechanics, Kluwer Academic Publishers, The Netherlands, 1991, ISBN: 90-247-2580-1 5. T.L. Anderson, Fracture Mechanics: Fundamentals and Applications 2nd edition, CRC Press, USA, 1995, ISBN: 0-8493-4260-0

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Horas prácticas: 2 Tipo: Optativa Si:

X

No:

COMPLEMENTARIA Mecánica de Fractura, Jorge Luis González, Limusa-Wiley, 2009, ISBN: 978-968-18-6130-8

Reporte de la SubCompetencia

Primera Segunda Tercera Cuarta Quinta

Reporte de evaluación

Ponderación

Primer Parcial Primer Parcial Segundo Parcial Segundo Parcial Segundo Parcial

20 % 20 % 20 % 20 % 20 %

Evidencia de la evaluación final

El Programa de la Unidad de Aprendizaje puede acreditarse por

Ponderación

No Página 18 de 20

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Horas prácticas: 2 Tipo: Optativa Si:

X

No:

demostración de competencias

Evidencia de la evaluación por demostración de competencia

Ponderación

Perfil del docente ACADÉMICOS: Mínimo Maestría en el área de la Ciencia e Ingeniería de Materiales, Metalurgia o Química (no alcanzable para maestría en educación superior)

PROFESIONALES: Es deseable contar con una experiencia profesional en su área de un año mínimo. Manejo de Internet y conocimientos en el manejo de paquetes de aplicación específica en computadora. DOCENTES: Tener experiencia docente en asignaturas relacionadas con la impartición de temas relacionados con la Ciencia y tecnología de los materiales. Demostrar su participación en cursos y conferencias que lo mantengan actualizado en los temas relacionados con la materia a impartir.

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