De materiaal mechanica bestudeer de reacties van objecten op toegepaste externe belastingen. Het hangt af van de kennis van dergelijke antwoorden dat het ontwerp van machines, mechanismen en constructies efficiënter is..
Om een ontwerp adequaat te laten zijn, is het noodzakelijk om rekening te houden met de spanningen en vervormingen die op het object werken. Elk materiaal heeft zijn eigen reactie, afhankelijk van zijn kenmerken.
De mechanica van materialen is op zijn beurt gebaseerd op statica, omdat het gebruik moet maken van zijn methoden en concepten, zoals de verschillende belastingen of krachten en de momenten waarop lichamen kunnen worden blootgesteld tijdens hun werking. Het is ook nodig om rekening te houden met de evenwichtscondities van een uitgebreid lichaam.
Op deze manier worden de weerstand, stijfheid, elasticiteit en stabiliteit van carrosserieën grondig bestudeerd..
De mechanica van materialen wordt ook wel weerstand van materialen of mechanica van vaste stoffen genoemd.
Artikel index
Sinds het begin van de mensheid hebben mensen met vallen en opstaan de eigenschappen van de materialen in hun omgeving gecontroleerd. Het is niet moeilijk je voor te stellen dat hardwerkende ambachtslieden uit het stenen tijdperk de juiste rotsen kiezen om hun pijlpunten te hakken..
Met de zittende levensstijl begonnen structuren te worden gebouwd die in de loop van de tijd evolueerden naar de monumentale gebouwen van de volkeren van het oude Egypte en Mesopotamië.
Deze bouwers kenden heel goed de reactie van de materialen die ze gebruikten, tot op het punt dat zelfs vandaag de dag de tempels, piramides en paleizen die ze achterlieten verbazing wekken..
Hetzelfde kan gezegd worden van de techniek van de oude Romeinen, opmerkelijk vanwege het ontwerp waarin ze bogen en gewelven toepasten, evenals het succesvolle gebruik van materialen.
Het formalisme van de mechanica van materialen ontstond eeuwen later, dankzij de experimenten van de grote Galileo Galilei (1564 - 1642), die de effecten bestudeerde van belastingen op staven en balken gemaakt van verschillende materialen..
Galileo vertrok weerspiegeld in zijn boek Twee wetenschappelijke grotten hun conclusies over storingen in constructies zoals vrijdragende liggers. Later legde Robert Hooke (1635-1703) de basis van de elasticiteitstheorie, met de beroemde wet van Hooke, die stelt dat de vervorming, zolang deze klein is, evenredig is met de spanning..
Isaac Newton (1642-1727) stelde de bewegingswetten vast die de werking van krachten op objecten bepalen, en onafhankelijk met Gottfried Leibnitz vond hij wiskundige berekening uit, een fundamenteel hulpmiddel voor het modelleren van de effecten van krachten..
Later, te beginnen in de 18e eeuw, voerden verschillende opmerkelijke Franse wetenschappers experimenten uit met materialen: Saint-Venant, Coulomb, Poisson, Lame en Navier, de meest opvallende. De laatste is de auteur van de eerste tekst van de moderne mechanica van materialen.
Tegelijkertijd evolueerde de wiskunde om tools te bieden voor het oplossen van complexere mechanische problemen. Opvallend zijn de experimenten van Thomas Young (1773-1829), die de stijfheid van verschillende materialen bepaalde.
Tegenwoordig worden veel problemen opgelost met behulp van numerieke methoden en computersimulaties, terwijl geavanceerd onderzoek in de materiaalkunde voortduurt.
De mechanica van materialen bestudeert echte vaste stoffen, die kunnen vervormen onder invloed van krachten, in tegenstelling tot ideale vaste stoffen, die niet-vervormbaar zijn. Uit ervaring is bekend dat echte materialen kunnen worden gebroken, uitgerekt, samengedrukt of gebogen, afhankelijk van de belasting die ze ervaren..
Om deze reden kan de mechanica van materialen worden beschouwd als de volgende stap naar statica. Hierin werd aangenomen dat vaste stoffen niet-vervormbaar waren, wat volgt is om erachter te komen hoe ze vervormen wanneer externe krachten erop inwerken, omdat dankzij deze krachten interne krachten worden ontwikkeld als reactie op objecten.
Vervorming van het lichaam en uiteindelijk scheuren zijn afhankelijk van de intensiteit van deze inspanningen. Vervolgens vormt de mechanica van materialen de basis voor een effectief ontwerp van onderdelen en constructies, ongeacht het materiaal waarvan ze zijn gemaakt, aangezien de ontwikkelde theorie op alle onderdelen van toepassing is..
De reactie van de materialen hangt af van twee fundamentele aspecten:
-Uithoudingsvermogen
-Stijfheid
Onder de weerstand van een object wordt verstaan het vermogen om pogingen te weerstaan zonder te breken of te breken. In dit proces kan het object echter vervormen en worden zijn functies binnen de structuur verminderd, afhankelijk van zijn stijfheid..
Hoe stijver het materiaal, hoe minder het onder spanning de neiging heeft te vervormen. Wanneer een object onder spanning staat, zal het natuurlijk een soort vervorming ondergaan, die al dan niet permanent kan zijn. Het idee is dat dit object desondanks niet stopt met werken..
De mechanica van materialen houdt rekening met de effecten van verschillende inspanningen, die het classificeert naar hun vorm of duur. Door zijn vorm kan worden gestreefd naar:
En vanwege zijn snelheid zijn de inspanningen:
Wanneer u een constructie, een machine of een ander object heeft, zal het altijd worden onderworpen aan talloze inspanningen die voortvloeien uit het gebruik ervan. Zoals eerder vermeld, veroorzaken deze spanningen vervormingen en eventuele breuken: de balken kunnen knikken, met het risico op instorten, of de tandwieltanden kunnen breken..
De materialen die in verschillende gebruiksvoorwerpen, machines en constructies worden gebruikt, moeten dus niet alleen geschikt zijn om de juiste werking te garanderen, maar ook om veilig en stabiel te zijn..
In algemene termen werkt de mechanica van materialen als volgt:
In eerste instantie wordt de constructie, waarvan de geometrie bekend is, geanalyseerd, waarbij de krachten en vervorming worden bepaald, om de maximale belasting te vinden die kan worden uitgeoefend en die een vooraf bepaalde vervormingsgrens niet overschrijdt..
Een andere mogelijkheid is om de afmetingen van de constructie te bepalen, gegeven bepaalde belastingen en toelaatbare spannings- en vervormingswaarden..
Op deze manier wordt de mechanica van materialen door elkaar toegepast op verschillende gebieden:
Op deze manier wordt de mechanica van materialen gepositioneerd als de basis van de wetenschap en engineering van materialen, een multidisciplinaire tak met spectaculaire vorderingen in de afgelopen tijd..
Niemand heeft nog op dit artikel gereageerd.