De materialmekanikk studere svarene til objekter på påførte eksterne belastninger. Det avhenger av kunnskapen om slike svar at design av maskiner, mekanismer og strukturer er mer effektiv..
For at et design skal være tilstrekkelig, er det nødvendig å ta hensyn til spenningene og deformasjonene som virker på objektet. Hvert materiale har sin egen respons, i henhold til egenskapene.
Mekanikken til materialer er i sin tur basert på statikk, siden den må benytte seg av metodene og konseptene, slik som de forskjellige belastningene eller kreftene og øyeblikkene kroppen kan utsettes for under operasjonen. Det er også nødvendig å vurdere likevektsforholdene til en utvidet kropp.
På denne måten blir kroppens motstand, stivhet, elastisitet og stabilitet grundig studert..
Mekanikken til materialer er også kjent som materialmotstand eller mekanikken til faste stoffer.
Artikkelindeks
Siden menneskehetens begynnelse har folk, ved prøving og feiling, sjekket egenskapene til materialene i deres miljø. Det er ikke vanskelig å forestille seg hardtarbeidende steinalderhåndverkere som velger de rette steinene for å hugge pilspissene..
Med den stillesittende livsstilen begynte det å bli konstruksjoner som over tid utviklet seg til de monumentale bygningene til folkene i det gamle Egypt og Mesopotamia..
Disse byggherrene visste godt svaret fra materialene de brukte, til det punktet at templene, pyramidene og palassene de forlot, fremdeles forårsaker forbauselse..
Det samme kan sies om konstruksjonen til de gamle romerne, bemerkelsesverdig for dens design der de brukte buer og hvelv, samt vellykket bruk av materialer.
Formalismen til materialmekanikken dukket opp århundrer senere, takket være eksperimentene til den store Galileo Galilei (1564 - 1642), som studerte effekten av belastninger på stenger og bjelker laget av forskjellige materialer..
Galileo forlot reflektert i sin bok To vitenskapshuler deres konklusjoner om svikt i strukturer som utliggerbjelker. Senere la Robert Hooke (1635-1703) grunnlaget for teorien om elastisitet, med den berømte Hookes lov, som sier at deformasjonen, så lenge den er liten, er proporsjonal med stresset.
Isaac Newton (1642-1727) etablerte bevegelseslovene som definerer krefternes virkning på objekter, og uavhengig av seg med Gottfried Leibnitz oppfant han matematisk kalkyle, et grunnleggende verktøy for å modellere effekten av krefter..
Senere, fra 1700-tallet, utførte flere bemerkelsesverdige franske forskere eksperimenter med materialer: Saint-Venant, Coulomb, Poisson, Lame og Navier, den mest bemerkelsesverdige. Sistnevnte er forfatter av den første teksten til den moderne materialmekanikken.
Samtidig utviklet matematikken seg for å gi verktøy for å løse mer komplekse mekaniske problemer. Bemerkelsesverdige er eksperimentene til Thomas Young (1773-1829), som bestemte stivheten til forskjellige materialer.
I dag løses mange problemer ved hjelp av numeriske metoder og datasimuleringer, ettersom avansert forskning innen materialvitenskap fortsetter.
Mekanikken til materialer studerer virkelige faste stoffer, de som kan deformeres under påvirkning av krefter, i motsetning til ideelle faste stoffer, som ikke er deformerbare. Erfaringsmessig er det kjent at ekte materialer kan knuses, strekkes, komprimeres eller bøyes, i henhold til belastningen de opplever..
Av denne grunn kan materialmekanikken betraktes som det neste trinnet til statikk. I dette ble det ansett at faste stoffer var ikke-deformerbare. Det som følger er å finne ut hvordan de deformeres når eksterne krefter virker på dem, fordi takket være disse kreftene utvikles indre krefter som svar på gjenstander.
Deformasjon av kroppen og til slutt brudd avhenger av intensiteten av disse anstrengelsene. Deretter gir materialmekanikken grunnlaget for en effektiv utforming av deler og strukturer, uavhengig av hvilket materiale de er laget av, siden den utviklede teorien gjelder for dem alle..
Materialets respons avhenger av to grunnleggende aspekter:
-Utholdenhet
-Stivhet
Motstanden til et objekt forstås å være dets evne til å tåle innsats uten å bryte eller sprekke. Imidlertid, i denne prosessen, kan objektet deformeres, og dets funksjoner i strukturen reduseres i henhold til dens stivhet..
Jo stivere materialet er, desto mindre har det en tendens til å deformeres under belastning. Når et objekt er under stress, vil det selvfølgelig gjennomgå en form for deformasjon, som kanskje eller ikke kan være permanent. Tanken er at dette objektet ikke slutter å fungere skikkelig til tross for dette..
Mekanikken til materialer vurderer effekten av ulike anstrengelser, som den klassifiserer etter form eller varighet. På grunn av sin form kan innsats gjøres av:
Og på grunn av hastigheten er innsatsen:
Hver gang du har en struktur, et maskineri eller et hvilket som helst objekt, vil det alltid bli utsatt for mange anstrengelser som kommer fra bruken. Som nevnt tidligere forårsaker disse spenningene deformasjoner og eventuelle brudd: bjelkene kan spenne, med fare for kollaps, eller tannhjulene kan knekke..
Så materialene som brukes i forskjellige redskaper, maskiner og strukturer må være hensiktsmessige, ikke bare for å garantere at de fungerer korrekt, men for å være trygge og stabile..
Generelt fungerer materialmekanikken på denne måten:
I første omgang analyseres strukturen, hvis geometri er kjent, for å bestemme kreftene og deformasjonen for å finne den maksimale belastningen som kan påføres, og som ikke overstiger en forhåndsbestemt deformasjonsgrense..
Et annet alternativ er å bestemme konstruksjonens dimensjoner, gitt visse belastninger og tillatte spennings- og deformasjonsverdier..
På denne måten blir materialmekanikken brukt om hverandre på forskjellige områder:
På denne måten er materialmekanikken posisjonert som grunnlaget for vitenskap og konstruksjon av materialer, en tverrfaglig gren med spektakulære fremskritt i nyere tid..
Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.