Cálculo de resistencia de materiales en Java

Un ingeniero técnico en mecánica enfrenta a menudo el desafío de realizar cálculos relacionados con la resistencia de materiales, tales como el momento de inercia, momento flector, y esfuerzos cortantes. Esto puede implicar el uso de fórmulas complejas y repetitivas. Esta aplicación en Java ayuda a realizar cálculos comunes de mecánica estructural y de materiales, permitiendo al ingeniero ahorrar tiempo y reducir errores.

A continuación, se presenta el código y su explicación.

Código para el cálculo de resistencia de materiales en Java

import java.util.Scanner;

public class MechanicalEngineerTool {

    // Clase principal
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        int option;

        do {
            System.out.println("\n--- Herramienta de Ingeniería Mecánica ---");
            System.out.println("1. Calcular Momento de Inercia para Sección Rectangular");
            System.out.println("2. Calcular Esfuerzo Normal");
            System.out.println("3. Calcular Momento Flector");
            System.out.println("4. Salir");
            System.out.print("Seleccione una opción: ");
            option = scanner.nextInt();

            switch (option) {
                case 1 -> calculateMomentOfInertia(scanner);
                case 2 -> calculateNormalStress(scanner);
                case 3 -> calculateBendingMoment(scanner);
                case 4 -> System.out.println("Saliendo de la herramienta...");
                default -> System.out.println("Opción no válida. Inténtelo de nuevo.");
            }
        } while (option != 4);

        scanner.close();
    }

    // Método para calcular el momento de inercia
    private static void calculateMomentOfInertia(Scanner scanner) {
        System.out.println("\n--- Cálculo del Momento de Inercia ---");
        System.out.print("Ingrese la base de la sección (en mm): ");
        double base = scanner.nextDouble();
        System.out.print("Ingrese la altura de la sección (en mm): ");
        double height = scanner.nextDouble();

        double inertia = (base * Math.pow(height, 3)) / 12;
        System.out.printf("El momento de inercia de la sección es: %.2f mm^4\n", inertia);
    }

    // Método para calcular el esfuerzo normal
    private static void calculateNormalStress(Scanner scanner) {
        System.out.println("\n--- Cálculo del Esfuerzo Normal ---");
        System.out.print("Ingrese la fuerza aplicada (en N): ");
        double force = scanner.nextDouble();
        System.out.print("Ingrese el área transversal (en mm^2): ");
        double area = scanner.nextDouble();

        double stress = force / area;
        System.out.printf("El esfuerzo normal es: %.2f MPa\n", stress);
    }

    // Método para calcular el momento flector
    private static void calculateBendingMoment(Scanner scanner) {
        System.out.println("\n--- Cálculo del Momento Flector ---");
        System.out.print("Ingrese la fuerza aplicada (en N): ");
        double force = scanner.nextDouble();
        System.out.print("Ingrese la distancia al punto de aplicación (en mm): ");
        double distance = scanner.nextDouble();

        double bendingMoment = force * distance;
        System.out.printf("El momento flector es: %.2f N·mm\n", bendingMoment);
    }
}

Explicación del código

Clase principal MechanicalEngineerTool:

Define el punto de entrada del programa con el método main.

Utiliza un bucle do-while para mantener un menú interactivo que permite al usuario seleccionar distintas herramientas de cálculo.

Scanner:

Se usa para leer la entrada del usuario. Permite al ingeniero introducir datos como dimensiones, fuerzas y áreas.

Menú interactivo:

Muestra opciones claras para el usuario (cálculos disponibles).

Usa un switch para ejecutar diferentes métodos según la elección del usuario.

Método calculateMomentOfInertia:

Calcula el momento de inercia para una sección rectangular usando la fórmula:

Donde b es la base y h la altura.

Método calculateNormalStress:

Calcula el esfuerzo normal según la fórmula:

Donde F es la fuerza aplicada y A el área de la sección transversal.

Método calculateBendingMoment:

Calcula el momento flector utilizando:

Donde F es la fuerza y d la distancia al punto de aplicación.

Validación de salida:

La opción 4 permite salir del programa limpiamente, mostrando un mensaje.

Utilidad práctica

Esta herramienta permite a un ingeniero mecánico:

Reducir errores manuales en cálculos repetitivos.

Ahorrar tiempo en tareas comunes.

Facilitar el acceso rápido a valores precisos en el lugar de trabajo.

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