Mehanika materiala, študijsko polje, aplikacije

The Mehanika materialov Preučite odzive predmetov na uporabljene zunanje obremenitve. Oblikovanje strojev, mehanizmov in struktur je učinkovitejše pri poznavanju takšnih odgovorov.

Da bo zasnova ustrezna, je treba razmisliti o prizadevanjih in deformacijah, ki delujejo na objekt. Vsak material ima svoj odziv, glede na njegove značilnosti.

Mehanika materiala je osnova za izbiro materialov, ki se uporabljajo v civilnih konstrukcijah, kot je ta most

Mehanika materialov temelji na statičnem, saj mora uporabljati svoje metode in koncepte, kot so različne obremenitve ali sile in trenutke, na katere se lahko med svojim delovanjem izpostavijo telesa. Prav tako je treba razmisliti o pogojih ravnotežja razširjenega telesa.

Na ta način se vestno preučujemo odpornost, togost, elastičnost in stabilnost teles.

Mehanika materiala je znana tudi kot upornost materialov ali mehanika trdnih snovi.

[TOC]

Zgodovina mehanike materiala

Od začetka človeštva so ljudje z esejem in napakami dokazali značilnosti gradiva v njihovem okolju. Težko si si predstavljajo trdo spremenjene kamnite obrtnike, ki izberejo prave skale, da bi izklesali nasvete za puščice.

Z sedečim življenjskim slogom so se začele graditi strukture, ki so se sčasoma razvile v monumentalne zgradbe narodov starodavnega Egipta in Mezopotamije.

Ti gradbeniki so dobro poznali odziv materialov, ki so jih uporabili, do te mere, da še danes templji, piramide in palače, ki so ostale, še naprej povzročajo začudenje.

Enako lahko rečemo za inženirstvo starodavnih Rimljanov, ki je značilno za njihovo zasnovo, v katerem so loki in trezorji, pa tudi o uspešni uporabi materialov.

Sodobna mehanika materiala

Formalizem mehanike materialov se je pojavil stoletja pozneje, zahvaljujoč eksperimentom velikega Galileo Galilei (1564 - 1642).

Vam lahko služi: trenutni atomski model

Galileo je utelešen v svoji knjigi Dve Cuevas Sciences Njegovi sklepi o neuspehih v strukturah, kot so konzolni žarki. Nato je Robert Hooke (1635-1703) postavil osnovo teorije elastičnosti, z znamenito Hookeovim zakonom, ki določa, da je deformacija, pod pogojem, da je majhna, sorazmerna s trudom.

Hookejev zakon spomladi

Isaac Newton (1642-1727) je vzpostavil zakone gibanja, ki opredeljujejo delovanje sil na predmetih, in neodvisno z Gottfried Leibnitz, izumil matematični izračun, temeljno orodje za modeliranje učinkov sil.

Kasneje, od osemnajstega stoletja, je več opaznih francoskih znanstvenikov izvedlo poskuse z materiali: Saint-Venant, Coulomb, Poisson, Hrom in Navier, najbolj opazno. Slednji je avtor prvega besedila sodobne mehanike materiala.

Hkrati se je razvijala matematika, da bi zagotovila orodja pri reševanju bolj zapletenih mehanskih problemov. Thomas Young (1773–1829) so opazni, ki so določili togost različnih materialov.

Danes se številne težave rešujejo s pomočjo numeričnih metod in računalniških simulacij, saj se napredne raziskave v znanosti o materialih nadaljujejo.

Področje študija

Mehanika materialov preučuje prave trdne snovi, tiste, ki so lahko deformirane pod delovanjem sil, za razliko od idealnih trdnih snovi, ki so nerazložljive. Iz izkušenj je znano, da se lahko resnični materiali zlomijo, raztegnejo, stisnejo ali upogibajo, glede na obremenitev, ki jo doživljajo.

Zato lahko mehaniko materiala obravnavamo kot naslednji korak do statične. V tem je veljalo, da so trdne snovi neoblikovalne, kar sledi, da ugotovijo, kako se deformirajo, ko zunanje sile delujejo na njih, saj se zaradi teh sil znotraj predmetov razvijejo notranja prizadevanja kot odziv.

Vam lahko služi: sile na daljavo

Deformacija telesa je odvisna od intenzivnosti teh prizadevanj in sčasoma od razpada. Potem mehanika materialov predstavlja osnovo za učinkovito zasnovo delov in struktur, ne glede na material, ki so ga izdelali, saj razvita teorija velja za vse.

Odpornost in togost

Odziv gradiva je odvisen od dveh temeljnih vidikov:

-Vzdržljivost

-Togost

Odpornost predmeta razumemo kot sposobnost, da zdrži prizadevanja, ne da bi se zlomil ali lomil. Vendar se v tem procesu lahko objekt deformira in njegove funkcije znotraj strukture se zmanjšajo glede na togost.

Bolj kot je tog material, manj se zaradi prizadevanj ponavadi deformira. Seveda pod pogojem, da je predmet v prizadevanjih, bo utrpel nekakšno deformacijo, ki je lahko trajna ali ne. Ideja je, da ta objekt kljub temu ne preneha pravilno delovati.

Vrste truda

Mehanika materiala razmišlja o učinkih različnih prizadevanj, ki jih razvršča po obliki ali trajanju. Po obliki so lahko prizadevanja:

• Oprijem, je normalen napor (deluje pravokotno na presek predmeta) in ustvari njegovo raztezanje.
• Stiskanje je tudi normalno prizadevanje, vendar je naklonjeno skrajšanju.
• Striženje je sestavljeno iz sil v nasprotni smeri, ki se nanaša na presek telesa, katerega učinek je izdelati rez in ga razdeliti na odseke.
• Fleksija, pravokotne sile, ki se ponavadi zložijo, ukrivijo ali zaskočijo element, na katerem delujejo.
• -Torzija, se pari nanašajo na predmet, ki se zasuka.

In zaradi svoje hitrosti so prizadevanja:

• Statična, ki delujejo zelo počasi na telesu.
• Vpliv, so kratek in intenziven učinek.
• Utrujenosti, ki je sestavljena iz ponavljajočih se ciklov napora-deformacije, ki na koncu zlomijo element.

Vam lahko služi: linearna dilatacija: kaj je to, formula in koeficienti, primer

Aplikacije za mehaniko materiala

Kadar koli je struktura, stroji ali kateri koli predmet, bo vedno podvržen številnim prizadevanjem, ki izhaja iz njegove uporabe. Kot že omenjeno, ta prizadevanja povzročajo deformacije in morebitne prelome: žarki se lahko ponovno zasukajo, ogrožajo propad ali zobje prestav.

Deli motorja so zasnovani tako, da podpirajo določena prizadevanja, ne da bi se pretirano deformirali ali se zlomili

Torej morajo biti materiali, ki se uporabljajo v različnih pripomočkih, strojih in strukturah.

Na splošno mehanika materiala deluje na ta način:

Analiza

Najprej je analizirana struktura, katere geometrija je znana, določa prizadevanja in deformacije, da bi našli največjo obremenitev, ki jo je mogoče uporabiti in ne presega vnaprej vzpostavljene meje deformacije.

Oblikovanje

Druga možnost je določiti dimenzije strukture, glede na določene obremenitve in vrednosti napetosti in deformacije.

Na ta način se mehanika materialov uporablja zamenljivo na različnih področjih:

• gradbeništvo: Za zasnovo stavb glede na vrsto obremenitev, ki jih morajo podpreti.
• Avtomobilska in letalska mehanika: Pri zasnovi delov za avtomobile, letala in čolne.
• Zdravilo: Biomateriali so zelo zanimivo področje, v katerem se opisana načela uporabljajo pri oblikovanju različnih protez in kot nadomestkov tkiv.

Na ta način je materialna mehanika postavljena kot osnova za materialno znanost in inženiring, multidisciplinarna podružnica s spektakularnim napredkom v zadnjem času.

Reference

1. Pivo, f. 2010. Mehanika materialov. 5. Izdaja. McGraw Hill.
2. Cavazos, j. Uvod v mehaniko materialov. Obnovil od: YouTube.com.
3. Fitzgerald, r. Devetnajst devetdeset šest. Mehanika materialov. Alpha omega.
4. Hibbeler, R. 2011.Mehanika materialov. 8. Izdaja. Pearson.
5. Inženiring in poučevanje. Mehanika materialov. Okrevano od: inženiringa in dochencea.WordPress.com.
6. Mott, r. Devetnajst devetdeset šest. Uporabna upornost materiala. 3. mesto. Izdaja. Dvorana Prentice.