Materiaalimekaniikka, opintokenttä, sovellukset

Se materiaalimekaniikka Tutki objektien vastauksia käytettyihin ulkoisiin kuormituksiin. Koneiden, mekanismien ja rakenteiden suunnittelu on tehokkaampaa tällaisten vastausten tuntemuksessa.

Jotta muotoilu olisi riittävä, on tarpeen harkita esineen toimintaa koskevat ponnistelut ja muodonmuutokset. Jokaisella materiaalilla on oma vasteensa ominaisuuksiensa mukaan.

Materiaalimekaniikka tarjoaa perustan siviilirakenteissa käytettyjen materiaalien valinnalle

Materiaalien mekaniikka puolestaan ​​perustuu staattiseen, koska sen on käytettävä menetelmiä ja käsitteitään, kuten erilaisia ​​kuormia tai voimia ja hetkiä, joihin rungot voidaan paljastaa sen toiminnan aikana sen toiminnan aikana. On myös tarpeen harkita laajennetun kehon tasapainoolosuhteita.

Tällä tavoin tutkitaan tunnollisesti resistenssiä, jäykkyyttä, joustavuutta ja kehon stabiilisuutta.

Materiaalimekaniikka tunnetaan myös kiinteiden aineiden materiaalien tai mekaniikan resistanssina.

[TOC]

Materiaalimekaniikan historia

Ihmiskunnan alusta, ihmiset todistivat esseiden ja virheen perusteella, materiaalien ominaisuudet ympäristössään. Ei ole vaikeaa kuvitella kovien käden kivikastianalaisia, jotka valitsevat oikeat kivet nuolen vinkkien veistämiseksi.

Istuvan elämäntavan avulla alkoi rakentaa rakenteita, jotka lopulta kehittyivät muinaisen Egyptin ja Mesopotamian kansojen monumentaalisiin rakennuksiin.

Nämä rakentajat tiesivät hyvin käyttämiensä materiaalien vastauksen siihen pisteeseen, että vielä tänään temppelit, pyramidit ja palatsit jatkavat hämmästystä.

Sama voidaan sanoa muinaisten roomalaisten tekniikasta, joka on merkittävä heidän suunnittelustaan, jossa kaarit ja holvat sekä materiaalien onnistunut käyttö.

Moderni materiaalimekaniikka

Materiaalien mekaniikan muodollisuus syntyi vuosisatoja myöhemmin suuren Galileo Galilei -kokeiden ansiosta (1564 - 1642), jotka tutkivat kuormien vaikutuksia erilaisista materiaaleista valmistettuihin tankoihin ja palkeihin.

Voi palvella sinua: Nykyinen atomimalli

Galileo lähti hänen kirjaansa Kaksi Cuevas -tiedettä Hänen päätelmänsä epäonnistumisista rakenteissa, kuten ulokepalkeet. Myöhemmin Robert Hooke (1635-1703) perusti joustavuusteorian perustan kuuluisan Hooken laki, joka osoittaa, että muodonmuutos, edellyttäen, että se on pieni, on verrannollinen ponnisteluun.

Hooken laki keväällä

Isaac Newton (1642-1727) perusti liikkumislakeja, jotka määrittelevät voimien vaikutuksen esineisiin, ja itsenäisesti Gottfried Leibnitzin kanssa keksi matemaattisen laskelman, joka on perustavanlaatuisen työkalun voimien vaikutusten mallintamiseen.

Myöhemmin, 1800-luvulta lähtien, useat merkittävät ranskalaiset tutkijat tekivät kokeita materiaaleilla: Saint-Venant, Coulomb, Poisson, Lame ja Navier, merkittävin. Jälkimmäinen on nykyaikaisen materiaalimekaniikan ensimmäisen tekstin kirjoittaja.

Samanaikaisesti matematiikka kehittyi tarjoamaan työkaluja monimutkaisempien mekaanisten ongelmien ratkaisemiseksi. Thomas Young (1773-1829) -kokeet ovat merkittäviä, jotka määrittelivät eri materiaalien jäykkyyden.

Nykyään monet ongelmat ratkaistaan ​​numeerisilla menetelmillä ja tietokonesimulaatioilla, koska materiaalitieteen edistynyt tutkimus jatkuu.

Opintolinja

Materiaalien mekaniikka tutkii todellisia kiinteitä aineita, ne, jotka voivat olla muodonmuutoksia voimien vaikutuksesta, toisin kuin ihanteelliset kiinteät aineet, jotka ovat epämuodostumia. Kokemuksen perusteella tiedetään, että oikeat materiaalit voivat murtua, venyttää, puristaa tai taivuttaa, heidän kokemuksensa mukaan.

Siksi materiaalimekaniikkaa voidaan pitää seuraavana askeleena staattiseksi. Tässä katsottiin, että kiinteät aineet olivat epämuodostumia, seuraavaa on selvittää, kuinka ne muodostuvat, kun ulkoiset voimat toimivat niihin, koska näiden voimien ansiosta esineiden sisällä sisäiset pyrkimykset kehittyvät vastauksena.

Voi palvella sinua: Etäisyysvoimat

Kehon muodonmuutos riippuu näiden ponnistelujen voimakkuudesta ja lopulta hajoamisesta. Sitten materiaalien mekaniikka tarjoaa perustan osien ja rakenteiden tehokkaalle suunnittelulle riippumatta niiden tekemästä materiaalista, koska kehitetty teoria koskee kaikkia niitä.

Vastus- ja jäykkyys

Materiaalien vastaus riippuu kahdesta perustavanlaatuisesta näkökohdasta:

-Kestävyys

-Jäykkyys

Kohteen vastus ymmärretään sen kyvyn kestää ponnisteluja rikkomatta tai murtumatta. Tässä prosessissa objekti voi kuitenkin muodonmuutoksen ja sen toiminnot rakenteessa ovat vähentyneet sen jäykkyyden mukaan.

Mitä jäykempi materiaali on, sitä vähemmän sillä on taipumus muodonmuutos ponnistelujen takia. Tietenkin edellyttäen, että esine on ponnisteluissa, se kärsii jonkin tyyppisistä muodonmuutoksista, jotka voivat olla pysyviä tai ei. Ajatuksena on, että tämä objekti ei lopeta toimimista kunnolla siitä huolimatta.

Tyyppiset ponnistelut

Materiaalimekaniikka pohtii erilaisten ponnistelujen vaikutuksia, jotka hän luokittelee sen muodon tai keston mukaan. Muodolla ponnistelut voivat olla:

• Veto on normaali ponnistus (kohtisuorassa kohteen poikkileikkaukseen) ja tuottaa pidennyksensä.
• Kompressio on myös normaali ponnistus, mutta se suosii lyhentyä.
• Leikkaus, koostuu voimista vastakkaiseen suuntaan, jota käytetään kehon poikkileikkaukseen, jonka vaikutus on tuottaa leikkaus jakamalla se osiin.
• Taivutus, kohtisuoravoimat, jotka pyrkivät taittaa, käyrä tai solki elementin, johon ne toimivat.
• -Vääntö, ovat pareja, jotka kiertävät esineeseen.

Ja nopeudensa vuoksi ponnistelut ovat:

• Staattinen, joka toimii hyvin hitaasti kehossa.
• Vaikutus, ne ovat lyhyt kesto ja voimakas vaikutus.
• Väsymystä, joka koostuu toistuvista ponnistelujen muodostumisykistä, jotka päätyvät elementin murtumiseen.

Voi palvella sinua: Lineaarinen laajentuminen: Mikä se on, kaava ja kertoimet, esimerkki

Materiaalimekaniikkasovellukset

Aina kun rakenne, kone tai mikä tahansa esine on ollut, siihen sovelletaan aina lukuisia ponnisteluja, jotka on johdettu sen käytöstä. Kuten edellä mainittiin, nämä pyrkimykset aiheuttavat muodonmuutoksia ja mahdollisia taukoja: palkit voidaan ryöstää uudelleen, romahtamisen vaarassa tai hammaspyörien hampaat.

Moottorin osat on suunniteltu tukemaan tiettyjä ponnisteluja muodonmuutosta liiallisesti tai taukoa

Joten erilaisissa välineissä, koneissa ja rakenteissa käytettyjen materiaalien on oltava tarkoituksenmukaisia, paitsi niiden oikean toiminnan takaamiseksi, myös turvallinen ja vakaa.

Materiaalimekaniikka toimii yleensä tällä tavalla:

Analyysi

Ensinnäkin analysoidaan rakenne.

Design

Toinen vaihtoehto on määrittää rakenteen mitat, ottaen huomioon tietyt kuormat sekä stressi- ja muodonmuutokset.

Tällä tavoin materiaalien mekaniikkaa sovelletaan vaihtuvasti eri alueille:

• rakennustekniikka: Rakennusten suunnittelulle niiden on tuettava kuormitustyypin mukaan.
• Autoteollisuuden ja ilmailumekaniikka: Autojen, lentokoneiden ja veneiden osien suunnittelussa.
• Lääke: Biomateriaalit ovat erittäin mielenkiintoinen alue, jolla kuvatut periaatteet sovelletaan esimerkiksi erilaisten proteesien suunnittelussa ja kudoksen korvikkeina.

Tällä tavoin materiaalimekaniikka on sijoitettu materiaalitieteen ja tekniikan perustaksi, monitieteiseksi haaralle, jolla on viime aikoina vaikuttavia edistysaskeleita.

Viitteet

1. Olut, f. 2010. Materiaalimekaniikka. Viides. Painos. McGraw Hill.
2. Cavazos, j. Johdanto materiaalimekaniikkaan. Palautettu: YouTube.com.
3. Fitzgerald, R. 1996. Materiaalimekaniikka. Alfa -omega.
4. Hibbeler, R. 2011.Materiaalimekaniikka. Kahdeksas. Painos. Pearson.
5. Suunnittelu ja opetus. Materiaalimekaniikka. Toipunut: suunnittelu ja dochence.WordPress.com.
6. Mott, r. 1996. Käytetty materiaaliresistenssi. Kolmas. Painos. Prentice Hall.