Det materialemekanik studer genstandens svar på påførte eksterne belastninger. Det afhænger af kendskabet til sådanne svar, at design af maskiner, mekanismer og strukturer er mere effektiv..
For at et design skal være passende, er det nødvendigt at overveje spændinger og deformationer, der virker på objektet. Hvert materiale har sit eget svar i henhold til dets egenskaber.
Mekanikken i materialer er på sin side baseret på statik, da den skal gøre brug af dens metoder og koncepter, såsom de forskellige belastninger eller kræfter og de øjeblikke, som kroppe kan udsættes for under deres drift. Det er også nødvendigt at overveje ligevægtsforholdene for en udvidet krop.
På denne måde undersøges kroppernes modstand, stivhed, elasticitet og stabilitet grundigt..
Mekanik af materialer er også kendt som modstand af materialer eller mekanik af faste stoffer.
Artikelindeks
Siden menneskehedens begyndelse har folk ved forsøg og fejl kontrolleret materialets egenskaber i deres miljø. Det er ikke svært at forestille sig hårdtarbejdende stenalderhåndværkere, der vælger de rigtige klipper til at skære deres pilespidser..
Med den stillesiddende livsstil begyndte der at blive bygget strukturer, der over tid udviklede sig til de monumentale bygninger fra folkene i det antikke Egypten og Mesopotamien..
Disse bygherrer kendte godt svaret fra de materialer, de brugte, til det punkt, at templer, pyramider og paladser, som de forlod, fortsætter med at skabe forbløffelse..
Det samme kan siges om de gamle romers konstruktion, bemærkelsesværdigt for dets design, hvor de anvendte buer og hvælvinger samt den vellykkede brug af materialer.
Formalismen i materialemekanikken opstod århundreder senere takket være eksperimenterne med den store Galileo Galilei (1564 - 1642), der studerede virkningerne af belastninger på stænger og bjælker lavet af forskellige materialer..
Galileo forlod afspejlet i sin bog To videnskabshuler deres konklusioner om fiaskoer i strukturer såsom udliggerbjælker. Senere lagde Robert Hooke (1635-1703) grundlaget for teorien om elasticitet med den berømte Hookes lov, der siger, at deformationen, så længe den er lille, er proportional med stresset.
Isaac Newton (1642-1727) etablerede bevægelseslove, der definerer kræfternes virkning på objekter, og uafhængigt af hinanden med Gottfried Leibnitz opfandt han matematisk beregning, et grundlæggende værktøj til modellering af kræfternes effekter..
Senere, begyndende i det 18. århundrede, udførte flere bemærkelsesværdige franske forskere eksperimenter med materialer: Saint-Venant, Coulomb, Poisson, Lame og Navier, den mest bemærkelsesværdige. Sidstnævnte er forfatteren af den første tekst til den moderne materialemekanik.
Samtidig udviklede matematik sig til at give værktøjer til løsning af mere komplekse mekaniske problemer. Bemærkelsesværdige er eksperimenterne med Thomas Young (1773-1829), der bestemte stivheden af forskellige materialer.
I dag løses mange problemer ved hjælp af numeriske metoder og computersimuleringer, som avanceret forskning inden for materialevidenskab fortsætter.
Materialets mekanik studerer virkelige faste stoffer, dem der kan deformeres under påvirkning af kræfter, i modsætning til ideelle faste stoffer, som ikke er deformerbare. Af erfaring er det kendt, at ægte materialer kan knækkes, strækkes, komprimeres eller bøjes i henhold til den belastning, de oplever..
Af denne grund kan materialets mekanik betragtes som det næste trin til statik. I dette blev det anset, at faste stoffer var ikke-deformerbare. Det følgende er at finde ud af, hvordan de deformeres, når eksterne kræfter virker på dem, fordi takket være disse kræfter udvikles interne kræfter som reaktion på objekter.
Deformation af kroppen og til sidst brud afhænger af intensiteten af disse bestræbelser. Derefter giver materialemekanikken basis for et effektivt design af dele og strukturer, uanset hvilket materiale de er fremstillet af, da den udviklede teori gælder for dem alle..
Materialernes reaktion afhænger af to grundlæggende aspekter:
-Udholdenhed
-Stivhed
Modstanden af et objekt forstås som dets evne til at modstå indsats uden at bryde eller knække. Imidlertid kan objektet i denne proces deformeres, og dets funktioner inden i strukturen mindskes i henhold til dets stivhed..
Jo stivere materialet er, desto mindre har det en tendens til at deformere under stress. Når en genstand er under stress, vil den naturligvis undergå en form for deformation, som måske eller ikke er permanent. Tanken er, at dette objekt ikke holder op med at fungere ordentligt på trods af dette..
Materialets mekanik overvejer virkningerne af forskellige bestræbelser, som den klassificerer efter deres form eller varighed. På grund af sin form kan der gøres en indsats for:
Og på grund af dens hastighed er indsatsen:
Når du har en struktur, et maskineri eller et hvilket som helst objekt, vil det altid blive udsat for adskillige bestræbelser, der stammer fra brugen. Som tidligere nævnt forårsager disse spændinger deformationer og eventuelle brud: bjælkerne kan spænde med risiko for kollaps, eller geartænderne kan knække..
Så de anvendte materialer i forskellige redskaber, maskiner og strukturer skal være passende, ikke kun for at garantere deres korrekte funktion, men for at være sikre og stabile..
Generelt fungerer materialets mekanik på denne måde:
I første omgang analyseres strukturen, hvis geometri er kendt, og bestemmer kræfterne og deformationen for at finde den maksimale belastning, der kan påføres, og som ikke overstiger en forud fastsat deformationsgrænse..
En anden mulighed er at bestemme dimensionerne på strukturen i betragtning af visse belastninger og tilladte spændings- og deformationsværdier..
På denne måde anvendes materialets mekanik ombytteligt på forskellige områder:
På denne måde er materialets mekanik placeret som grundlaget for videnskab og konstruktion af materialer, en tværfaglig gren med spektakulære fremskridt i nyere tid..
Endnu ingen kommentarer