Mechanika materialna, dziedzina badań, zastosowania

Mechanika materiałów Zbadaj odpowiedzi obiektów na zastosowane obciążenia zewnętrzne. Projekt maszyn, mechanizmów i struktur jest bardziej wydajny w zakresie wiedzy o takich odpowiedzi.

Aby projekt był odpowiedni, należy rozważyć wysiłki i deformacje, które działają na obiekcie. Każdy materiał ma swoją własną odpowiedź, zgodnie z jego cechami.

Mechanika materialna stanowi podstawę do wyboru materiałów używanych w konstrukcjach cywilnych, takich jak ten most

Mechanika materiałów opiera się z kolei na statycznych, ponieważ musi używać swoich metod i koncepcji, takich jak różne obciążenia lub siły i momenty, na które ciała mogą być ujawnione podczas jego działania podczas działania. Konieczne jest również rozważenie warunków równowagi rozszerzonego ciała.

W ten sposób oporność, sztywność, elastyczność i stabilność ciał jest sumiennie badana.

Mechanika materiału jest również znana jako odporność materiałów lub mechaniki ciał stałych.

[TOC]

Historia mechaniki materialnej

Od początku ludzkości ludzie udowodnili, esej i błędem, cechy materiałów w ich środowisku. Nietrudno wyobrazić sobie twardych kamiennych rzemieślników wybierających odpowiednie skały do ​​wyrzeźbienia swoich strzałek.

Z siedzącym stylem życia zaczęły być budowane struktury, które ostatecznie ewoluowały do ​​monumentalnych budynków narodów starożytnego Egiptu i Mezopotamii.

Ci budowniczowie dobrze znali reakcję materiałów, które używali, do tego stopnia, że ​​dziś świątynie, piramidy i pałace, które pozostały, nadal powodują zdumienie.

To samo można powiedzieć o inżynierii starożytnych Rzymian, godnego uwagi ze względu na ich projekt, w którym łuki i sklepienia, a także pomyślne wykorzystanie materiałów.

Nowoczesna mechanika materiałowa

Formalizm mechaniki materiałów pojawił się wieki później, dzięki eksperymentom Wielkiego Galileo Galilei (1564–1642), który badał wpływ obciążeń na słupki i wiązki wykonane z różnych materiałów z różnych materiałów.

Może ci służyć: obecny model atomowy

Galileusz został wcielony w swoją książkę Dwie Cuevas Sciences Jego wnioski na temat niepowodzeń w strukturach takich jak wiązki wspornikowe. Następnie Robert Hooke (1635-1703) położył podstawę teorii elastyczności, ze słynnym prawem Hooke'a, która stwierdza, że ​​deformacja, pod warunkiem, że jest małe, jest proporcjonalne do wysiłku.

Prawo Hooke na wiosnę

Isaac Newton (1642-1727) ustalił prawa ruchu, które definiują działanie sił na obiekty, i niezależnie z Gottfried Leibnitz, wynalazł obliczenia matematyczne, podstawowe narzędzie do modelowania skutków sił.

Później, od XVIII wieku, kilku znanych francuskich naukowców przeprowadziło eksperymenty z materiałami: Saint-Venant, Coulomb, Poisson, Lame i Navier, najbardziej znane. Ten ostatni jest autorem pierwszego tekstu nowoczesnej mechaniki materialnej.

Jednocześnie matematyka ewoluowała, aby zapewnić narzędzia w rozwiązywaniu bardziej złożonych problemów mechanicznych. Eksperymenty Thomas Young (1773–1829) są godne uwagi, którzy ustalili sztywność różnych materiałów.

Dziś wiele problemów jest rozwiązywanych metodami numerycznymi i symulacjami komputerowymi, ponieważ trwają zaawansowane badania w naukach materialnych.

Kierunek studiów

Mechanika materiałów bada prawdziwe ciałę stałe, te, które mogą być deformowane pod działaniem sił, w przeciwieństwie do idealnych ciał stałych, które są niezadowolone. Z doświadczenia wiadomo, że prawdziwe materiały można pękać, rozciągać, ściskać lub zginać, zgodnie z obciążeniem, którego doświadczają.

Dlatego mechanikę materiałową można uznać za następny krok do statycznego. W tym uznano, że ciałdy stałe były niezadowolone, następuje ustalenie, w jaki sposób odkształcają się, gdy działają na nich siły zewnętrzne, ponieważ dzięki tym siłom, w obiektach, w odpowiedzi wewnętrzne wysiłki rozwijają się.

Może ci służyć: siły odległości

Odkształcenie ciała zależy od intensywności tych wysiłków i ostatecznie oderwania. Następnie mechanika materiałów stanowi podstawę do skutecznego projektowania części i konstrukcji, niezależnie od materiału, który są wytwarzane, ponieważ opracowana teoria dotyczy ich wszystkich.

Opór i sztywność

Reakcja materiałów zależy od dwóch podstawowych aspektów:

-Wytrzymałość

-Sztywność

Odporność obiektu jest rozumiana jako jego zdolność do wytrzymywania wysiłków bez łamania lub pęknięcia. Jednak w tym procesie obiekt może deformować, a jego funkcje w strukturze są zmniejszone, zgodnie z jego sztywnością.

Im bardziej sztywny jest materiał, tym mniej ma tendencję do odkształcenia. Oczywiście, pod warunkiem, że obiekt jest pod kontrolą, ucierpi on pewnego rodzaju deformacji, które mogą być trwałe lub nie. Chodzi o to, że ten obiekt nie przestaje działać prawidłowo.

Rodzaje wysiłków

Mechanika materialna rozważa skutki różnych wysiłków, które klasyfikuje według swojej formy lub czasu trwania. W formie wysiłki mogą być:

• Przyczepność jest normalnym wysiłkiem (działa prostopadle do przekroju obiektu) i powoduje jego wydłużenie.
• Kompresja jest również normalnym wysiłkiem, ale sprzyja skróceniu.
• Ścinanie, składa się z sił w przeciwnym kierunku zastosowanym do przekroju ciała, którego efektem jest wytworzenie cięcia, dzieląc go na sekcje.
• Zgięcie, siły prostopadłe, które mają tendencję do składania, krzywej lub klamry elementu, na którym działają.
• -Skręt, to pary zastosowane do obiektu, który skręca.

A ze względu na swoją prędkość wysiłki są:

• Statyczne, które działają bardzo powoli na ciele.
• Wpływ, to krótki czas i intensywny efekt.
• Zmęczenia, które składają się z powtarzających się cykli deformacji wysiłku, które kończą się złamaniem elementu.

Może ci służyć: rozszerzenie liniowe: co to jest, wzór i współczynniki, przykład

Zastosowania mechaników materiałowych

Ilekroć konstrukcja, maszyna lub jakikolwiek obiekt, zawsze będzie podlegać wielu wysiłkom pochodzącym z jej użycia. Jak wspomniano powyżej, wysiłki te powodują odkształcenia i ostateczne przerwy: wiązki mogą być ponownie skłonne, zagrożone upadkiem lub zęby pęknięcia biegów.

Części silnika są zaprojektowane w celu wspierania określonych wysiłków bez nadmiernego odkształcenia lub przerwy

Tak więc materiały używane w różnych przyborkach, maszynach i konstrukcjach muszą być odpowiednie, nie tylko w celu zagwarantowania ich prawidłowej operacji, ale także bezpiecznego i stabilnego.

Ogólnie rzecz biorąc, mechanika materialna działa w ten sposób:

Analiza

Po pierwsze, analizowana jest struktura, której geometria jest znana, określanie wysiłków i deformacji, aby znaleźć maksymalne obciążenie, które można zastosować i nie przekracza wstępnie ustalonego limitu deformacji.

Projekt

Inną opcją jest określenie wymiarów struktury, biorąc pod uwagę pewne obciążenia, dozwolone wartości naprężenia i deformacji.

W ten sposób mechanika materiałów jest stosowana zamiennie do różnych obszarów:

• Inżynieria lądowa: W przypadku projektowania budynków zgodnie z rodzajem obciążeń, które muszą obsługiwać.
• Mechanika samochodowa i lotnicza: W projektowaniu części samochodów, samolotów i łodzi.
• Medycyna: Biomateriały są bardzo interesującym obszarem, w którym opisane zasady są stosowane w projektowaniu różnorodnych protez i jako na przykład jako substytuty tkanki.

W ten sposób mechanika materiałowa jest ustawiona jako podstawa nauki i inżynierii materiałowej, multidyscyplinarnej gałęzi o spektakularnych postępach w ostatnim czasie.

Bibliografia

1. Piwo, f. 2010. Mechanika materiałów. 5. Wydanie. McGraw Hill.
2. Cavazos, J. Wprowadzenie do mechaniki materiałowej. Odzyskane z: YouTube.com.
3. Fitzgerald, r. 1996. Mechanika materiałów. Alpha Omega.
4. Hibbeler, R. 2011.Mechanika materiałów. 8. Wydanie. osoba.
5. Inżynieria i nauczanie. Mechanika materiałów. Odzyskane z: inżynieria i pora.WordPress.com.
6. Mott, r. 1996. Stosowany opór materiału. 3. Wydanie. Prentice Hall.