De materialmekanik studera föremålens svar på applicerade externa belastningar. Det beror på kunskapen om sådana svar att designen av maskiner, mekanismer och strukturer är effektivare..
För att en design ska vara adekvat är det nödvändigt att överväga de spänningar och deformationer som verkar på objektet. Varje material har sitt eget svar, beroende på dess egenskaper.
Materialets mekanik bygger i sin tur på statik, eftersom den måste använda sina metoder och koncept, såsom de olika belastningarna eller krafterna och de ögonblick som kroppar kan utsättas för under deras drift. Det är också nödvändigt att överväga jämviktsförhållandena hos en utsträckt kropp.
På detta sätt studeras kropparnas motstånd, styvhet, elasticitet och stabilitet noggrant..
Mekaniken för material är också känd som materialmotstånd eller mekanik för fasta ämnen.
Artikelindex
Sedan mänsklighetens början har människor genom försök och misstag kontrollerat egenskaperna hos materialen i sin miljö. Det är inte svårt att föreställa sig hårt arbetande stenåldershantverkare som väljer rätt stenar för att hugga sina pilspetsar..
Med den stillasittande livsstilen började byggas strukturer som över tid utvecklades till de monumentala byggnaderna från folken i det antika Egypten och Mesopotamien..
Dessa byggare kände väl svaret på de material de använde, så långt att templen, pyramiderna och palatsen som de lämnade fortfarande idag orsakar förvåning..
Detsamma kan sägas om konstruktion av de forntida romarna, noterbart för dess design där de använde valv och valv, liksom den framgångsrika användningen av material.
Formalismen i materialmekaniken framkom århundraden senare tack vare experimenten från den stora Galileo Galilei (1564 - 1642), som studerade effekterna av belastningar på stänger och balkar av olika material..
Galileo lämnade återspeglas i sin bok Två vetenskapliga grottor deras slutsatser om misslyckanden i strukturer som fribärande balkar. Senare lade Robert Hooke (1635-1703) grunden för teorin om elasticitet, med den berömda Hookes lag, som säger att deformationen, så länge den är liten, är proportionell mot spänningen.
Isaac Newton (1642-1727) etablerade rörelselagarna som definierar krafternas verkan på föremål, och självständigt med Gottfried Leibnitz uppfann han matematisk kalkyl, ett grundläggande verktyg för att modellera effekterna av krafter..
Senare, med början på 1700-talet, utförde flera anmärkningsvärda franska forskare experiment med material: Saint-Venant, Coulomb, Poisson, Lame och Navier, de mest anmärkningsvärda. Den senare är författaren till den första texten till den moderna materialmekaniken.
Samtidigt utvecklades matematiken för att ge verktyg för att lösa mer komplexa mekaniska problem. Anmärkningsvärt är experimenten med Thomas Young (1773-1829), som bestämde styvheten hos olika material.
Idag löses många problem med numeriska metoder och datorsimuleringar, eftersom avancerad forskning inom materialvetenskap fortsätter.
Materialets mekanik studerar riktiga fasta ämnen, de som kan deformeras under påverkan av krafter, till skillnad från ideala fasta ämnen, som är icke-deformerbara. Av erfarenhet är det känt att riktiga material kan brytas, sträckas, komprimeras eller böjas, beroende på den belastning de upplever..
Av denna anledning kan materialmekaniken betraktas som nästa steg till statik. I detta ansågs att fasta ämnen var icke-deformerbara, det som följer är att ta reda på hur de deformeras när yttre krafter verkar på dem, för tack vare dessa krafter utvecklas interna krafter som svar på föremål.
Deformation av kroppen och så småningom brist beror på intensiteten i dessa ansträngningar. Då ger materialmekaniken basen för en effektiv design av delar och strukturer, oavsett vilket material de är gjorda för, eftersom den teori som utvecklats gäller alla..
Materialets respons beror på två grundläggande aspekter:
-Uthållighet
-Stelhet
Motståndet hos ett objekt förstås vara dess förmåga att motstå ansträngningar utan att bryta eller spricka. Men i denna process kan objektet deformeras och dess funktioner inom strukturen minskas, beroende på dess styvhet..
Ju styvare material, desto mindre tenderar det att deformeras under stress. Naturligtvis, när ett objekt är under stress kommer det att genomgå någon form av deformation, som kan eller inte kan vara permanent. Tanken är att detta objekt inte slutar fungera ordentligt trots detta..
Materialets mekanik tar hänsyn till effekterna av olika ansträngningar, som den klassificerar efter deras form eller varaktighet. På grund av sin form kan ansträngningar göras av:
Och på grund av dess hastighet är ansträngningarna:
Närhelst du har en struktur, maskin eller något föremål kommer den alltid att utsättas för många ansträngningar som härrör från dess användning. Som tidigare nämnts orsakar dessa spänningar deformationer och eventuella brott: balkarna kan spännas, med risk för kollaps, eller växeltänderna kan gå sönder..
Så material som används i olika redskap, maskiner och strukturer måste vara lämpliga, inte bara för att garantera att de fungerar korrekt utan för att vara säkra och stabila..
Generellt fungerar materialmekanismen på detta sätt:
I första hand analyseras strukturen, vars geometri är känd, för att bestämma krafterna och deformationen, för att hitta den maximala belastningen som kan appliceras och som inte överstiger en förutbestämd deformationsgräns..
Ett annat alternativ är att bestämma dimensionerna på strukturen med tanke på vissa belastningar och tillåtna spännings- och deformationsvärden..
På detta sätt appliceras materialmekanismen utbytbart på olika områden:
På detta sätt positioneras materialmekaniken som grunden för vetenskap och teknik för material, en tvärvetenskaplig gren med spektakulära framsteg under senare tid..
Ingen har kommenterat den här artikeln än.