Plik mechanika materiałów zbadać reakcje obiektów na przyłożone obciążenia zewnętrzne. Od znajomości takich odpowiedzi zależy, że projektowanie maszyn, mechanizmów i konstrukcji jest bardziej wydajne..
Aby projekt był adekwatny, konieczne jest uwzględnienie naprężeń i odkształceń działających na obiekt. Każdy materiał ma swoją własną odpowiedź, zgodnie z jego charakterystyką.
Mechanika materiałów opiera się z kolei na statyki, ponieważ musi wykorzystywać swoje metody i koncepcje, takie jak różne obciążenia lub siły oraz momenty, na które ciała mogą być narażone podczas ich działania. Konieczne jest również uwzględnienie warunków równowagi rozciągniętego ciała.
W ten sposób dokładnie badana jest wytrzymałość, sztywność, sprężystość i stabilność ciał..
Mechanika materiałów jest również nazywana wytrzymałością materiałów lub mechaniką ciał stałych.
Indeks artykułów
Od zarania dziejów ludzie sprawdzali metodą prób i błędów właściwości materiałów w swoim środowisku. Nietrudno wyobrazić sobie ciężko pracujących rzemieślników z epoki kamienia, którzy wybierają odpowiednie skały do wyrzeźbienia grotów strzał..
Wraz z siedzącym trybem życia zaczęto budować konstrukcje, które z czasem przekształciły się w monumentalne budowle ludów starożytnego Egiptu i Mezopotamii.
Ci budowniczowie dobrze znali reakcję użytych materiałów do tego stopnia, że nawet dziś świątynie, piramidy i pałace, które pozostawili, nadal wywołują zdumienie..
To samo można powiedzieć o inżynierii starożytnych Rzymian, wyróżniającej się projektem, w którym stosowali łuki i sklepienia, a także pomyślnym wykorzystaniem materiałów.
Formalizm mechaniki materiałów pojawił się wieki później, dzięki eksperymentom wielkiego Galileo Galilei (1564 - 1642), który badał wpływ obciążeń na pręty i belki wykonane z różnych materiałów..
Galileo odszedł odzwierciedlony w swojej książce Dwie jaskinie naukowe ich wnioski dotyczące uszkodzeń konstrukcji, takich jak belki wspornikowe. Później Robert Hooke (1635-1703) położył podwaliny pod teorię sprężystości, posługując się słynnym prawem Hooke'a, zgodnie z którym odkształcenie, o ile jest małe, jest proporcjonalne do naprężenia..
Isaac Newton (1642-1727) ustanowił prawa ruchu, które definiują działanie sił na przedmioty i niezależnie z Gottfriedem Leibnitzem wynalazł rachunek matematyczny, podstawowe narzędzie do modelowania skutków sił..
Później, począwszy od XVIII wieku, kilku znanych francuskich naukowców przeprowadziło eksperymenty z materiałami: Saint-Venant, Coulomb, Poisson, Lame i Navier, najbardziej znanymi. Ten ostatni jest autorem pierwszego tekstu z zakresu współczesnej mechaniki materiałów.
W tym samym czasie matematyka ewoluowała, aby zapewnić narzędzia do rozwiązywania bardziej złożonych problemów mechanicznych. Godne uwagi są eksperymenty Thomasa Younga (1773-1829), który określił sztywność różnych materiałów.
Obecnie wiele problemów rozwiązuje się za pomocą metod numerycznych i symulacji komputerowych, w miarę jak trwają zaawansowane badania w materiałoznawstwie.
Mechanika materiałów bada rzeczywiste ciała stałe, które mogą odkształcać się pod działaniem sił, w przeciwieństwie do idealnych brył, które nie są odkształcalne. Z doświadczenia wiadomo, że prawdziwe materiały mogą być łamane, rozciągane, ściskane lub zginane w zależności od obciążenia, jakiego doświadczają..
Z tego powodu mechanikę materiałów można uznać za kolejny krok do statyki. W tym przypadku uznano, że ciała stałe nie są odkształcalne, co następuje, aby dowiedzieć się, w jaki sposób odkształcają się, gdy działają na nie siły zewnętrzne, ponieważ dzięki tym siłom powstają siły wewnętrzne w odpowiedzi na obiekty.
Od intensywności tych wysiłków zależą odkształcenie ciała i ostatecznie jego pęknięcie. Wówczas mechanika materiałów stanowi podstawę efektywnego projektowania części i konstrukcji, niezależnie od materiału, z którego są wykonane, ponieważ opracowana teoria dotyczy ich wszystkich..
Reakcja materiałów zależy od dwóch podstawowych aspektów:
-Wytrzymałość
-Sztywność
Przez opór przedmiotu rozumie się jego zdolność do wytrzymywania wysiłków bez złamania lub pęknięcia. Jednak w tym procesie obiekt może się odkształcać, a jego funkcje w konstrukcji są ograniczone, zgodnie z jego sztywnością..
Im sztywniejszy materiał, tym mniej podatny na odkształcenia pod wpływem naprężeń. Oczywiście za każdym razem, gdy obiekt jest poddawany naprężeniom, ulegnie pewnego rodzaju odkształceniu, które może być trwałe lub nie. Chodzi o to, że mimo to ten obiekt nie przestaje działać poprawnie..
Mechanika materiałów uwzględnia skutki różnych wysiłków, które klasyfikuje według ich kształtu lub czasu trwania. Ze względu na swój kształt można starać się o:
A ze względu na jego szybkość wysiłki są następujące:
Kiedykolwiek masz jakąś konstrukcję, maszynerię lub jakikolwiek przedmiot, zawsze będzie on poddawany licznym wysiłkom wynikającym z jego użytkowania. Jak wspomniano wcześniej, naprężenia te powodują odkształcenia i ewentualne pęknięcia: belki mogą się wygiąć, co grozi zapadnięciem się lub pęknięciem zębów przekładni..
Dlatego materiały użyte w różnych narzędziach, maszynach i konstrukcjach muszą być odpowiednie, nie tylko gwarantujące ich prawidłowe działanie, ale także bezpieczne i stabilne..
Ogólnie rzecz biorąc, mechanika materiałów działa w ten sposób:
W pierwszej kolejności analizowana jest konstrukcja, której geometria jest znana, określając siły i odkształcenie, aby znaleźć maksymalne obciążenie, które można przyłożyć i które nie przekracza ustalonej wcześniej granicy odkształcenia..
Inną opcją jest określenie wymiarów konstrukcji przy określonych obciążeniach oraz dopuszczalnych wartościach naprężeń i odkształceń..
W ten sposób mechanika materiałów jest stosowana zamiennie w różnych obszarach:
W ten sposób mechanika materiałów staje się podstawą nauki i inżynierii materiałowej, multidyscyplinarnej gałęzi, która w ostatnim czasie osiągnęła spektakularny postęp..
Jeszcze bez komentarzy