Meccanica del materiale, campo di studio, applicazioni

IL Meccanica dei materiali Studia le risposte degli oggetti ai carichi esterni applicati. La progettazione di macchine, meccanismi e strutture è più efficiente nella conoscenza di tali risposte.

Affinché un progetto sia adeguato, è necessario considerare gli sforzi e le deformazioni che agiscono sull'oggetto. Ogni materiale ha una sua risposta, secondo le sue caratteristiche.

I meccanici dei materiali forniscono la base per la selezione dei materiali utilizzati nelle costruzioni civili come questo ponte

I meccanici dei materiali sono a loro volta basati su statici, poiché deve usare i suoi metodi e concetti, come carichi o forze e momenti diversi a cui i corpi possono essere esposti durante il suo funzionamento durante il suo funzionamento. È inoltre necessario considerare le condizioni di equilibrio di un corpo esteso.

In questo modo, la resistenza, la rigidità, l'elasticità e la stabilità dei corpi sono studiate coscienziosamente.

La meccanica del materiale è anche nota come resistenza di materiali o meccanici dei solidi.

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Storia della meccanica dei materiali

Dall'inizio dell'umanità, le persone hanno dimostrato, per saggio ed errore, le caratteristiche dei materiali nel loro ambiente. Non è difficile immaginare gli artigiani di pietra che scelgono le rocce giuste per ritagliarsi le punte delle freccia.

Con lo stile di vita sedentario, iniziarono le strutture che alla fine si evolvevano negli edifici monumentali dei popoli dell'antico Egitto e della Mesopotamia.

Questi costruttori sapevano bene la risposta dei materiali che usavano, al punto che ancora oggi i templi, le piramidi e i palazzi che lasciarono continuano a causare stupore.

Lo stesso si può dire dell'ingegneria degli antichi romani, notevole per il loro design in cui archi e volte, nonché l'uso riuscito dei materiali.

Meccanica dei materiali moderni

Il formalismo dei meccanici dei materiali è emerso secoli dopo, grazie agli esperimenti del Great Galileo Galilei (1564-1642), che hanno studiato gli effetti dei carichi su barre e raggi realizzati con materiali diversi.

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Galileo è rimasto incorporato nel suo libro Due scienze da cuevas Le sue conclusioni sui fallimenti in strutture come i raggi a sbalzo. Successivamente, Robert Hooke (1635-1703) gettò la base della teoria dell'elasticità, con la famosa legge di Hooke, che stabilisce che la deformazione, a condizione che sia piccola, sia proporzionale allo sforzo.

La legge di Hooke in primavera

Isaac Newton (1642-1727) ha stabilito le leggi del movimento che definiscono l'azione delle forze sugli oggetti e indipendentemente con Gottfried Leibnitz, ha inventato il calcolo matematico, uno strumento fondamentale per modellare gli effetti delle forze.

Più tardi, dal diciottesimo secolo, diversi scienziati francesi notevoli hanno condotto esperimenti con materiali: Saint-Venant, Coulomb, Poisson, Lame e Navier, il più notevole. Quest'ultimo è l'autore del primo testo della moderna meccanica dei materiali.

Allo stesso tempo, la matematica si è evoluta per fornire strumenti per risolvere problemi meccanici più complessi. Gli esperimenti di Thomas Young (1773-1829) sono notevoli, che hanno determinato la rigidità di materiali diversi.

Oggi, molti problemi vengono risolti attraverso metodi numerici e simulazioni di computer, poiché continuano la ricerca avanzata nella scienza dei materiali.

Campo di studi

I meccanici dei materiali studiano i solidi reali, quelli che possono essere deformati sotto l'azione delle forze, a differenza dei solidi ideali, che sono indedubili. Dall'esperienza è noto che i materiali reali possono essere fratturati, allungati, compressi o flessioni, secondo il carico che sperimentano.

Pertanto, la meccanica dei materiali può essere considerata come il prossimo passo per statico. In questo si è ritenuto che i solidi fossero indebolibili, ciò che segue è scoprire come si deformano quando le forze esterne agiscono su di loro, perché grazie a queste forze, all'interno degli oggetti gli sforzi interni si sviluppano come risposta.

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La deformazione del corpo dipende dall'intensità di questi sforzi e alla fine dalla rottura. Quindi i meccanici dei materiali forniscono la base per una progettazione efficace di parti e strutture, indipendentemente dal materiale che sono realizzati, poiché la teoria sviluppata si applica a tutti loro.

Resistenza e rigidità

La risposta dei materiali dipende da due aspetti fondamentali:

-Resistenza

-Rigidità

La resistenza di un oggetto è intesa come la sua capacità di resistere agli sforzi senza rompere o frattura. Tuttavia, in questo processo, l'oggetto può deformarsi e le sue funzioni all'interno della struttura sono diminuite, secondo la sua rigidità.

Più è rigido il materiale, meno tende a deformarsi a causa degli sforzi. Naturalmente, a condizione che un oggetto sia in fase di sforzo, subirà un qualche tipo di deformazione, che può essere permanente o no. L'idea è che questo oggetto non smetta di funzionare correttamente nonostante ciò.

Tipi di sforzi

La meccanica materiale contempla gli effetti di vari sforzi, che classifica per la sua forma o durata. Per forma gli sforzi possono essere:

• Trazione, è uno sforzo normale (Atti perpendicolare alla sezione trasversale dell'oggetto) e produce il suo allungamento.
• La compressione è anche uno sforzo normale, ma favorisce l'accorciamento.
• Shear, è costituito da forze nella direzione opposta applicate alla sezione trasversale del corpo, il cui effetto è produrre un taglio, dividendolo in sezioni.
• Flessione, forze perpendicolari che tendono a piegare, curvare o piegare l'elemento su cui agiscono.
• -Torsione, sono coppie applicate all'oggetto che si svolgono.

E per la sua velocità, gli sforzi sono:

• Statico, che agiscono molto lentamente sul corpo.
• Impatto, hanno una durata di breve durata e un effetto intenso.
• Di affaticamento, che consistono in cicli ripetitivi di deformazione dello sforzo che finiscono per frattura dell'elemento.

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Applicazioni di meccanica dei materiali

Ogni volta che si verificano una struttura, un macchinario o qualsiasi oggetto, sarà sempre soggetto a numerosi sforzi derivati ​​dal suo uso. Come accennato in precedenza, questi sforzi causano deformazioni e eventuali pause: i raggi possono essere ricupiti, a rischio di collasso, o i denti della pausa degli ingranaggi.

Le parti di un motore sono progettate per supportare determinati sforzi senza deformare eccessivamente o rompere

Quindi i materiali utilizzati in diversi utensili, macchinari e strutture devono essere appropriati, non solo per garantire il loro funzionamento corretto, ma per essere sicuri e stabili.

In generale, la meccanica dei materiali funziona in questo modo:

Analisi

In primo luogo viene analizzata la struttura, la cui geometria è nota, determinando gli sforzi e la deformazione, per trovare il carico massimo che può essere applicato e non supera un limite di deformazione pre -stabilito.

Progetto

Un'altra opzione è determinare le dimensioni della struttura, date alcuni carichi e valori di sollecitazione e deformazione consentiti.

In questo modo, i meccanici dei materiali vengono applicati in modo intercambiabile a varie aree:

• Ingegneria Civile: Per la progettazione di edifici in base al tipo di carichi devono supportare.
• Meccanica automobilistica e aeronautica: Nel design di parti per auto, aeroplani e barche.
• Medicinale: I biomateriali sono un'area molto interessante, in cui i principi descritti sono applicati nella progettazione di diverse protesi e come sostituti dei tessuti, ad esempio.

In questo modo, i meccanici dei materiali sono posizionati come base della scienza e dell'ingegneria dei materiali, un ramo multidisciplinare con progressi spettacolari negli ultimi tempi.

Riferimenti

1. Birra, f. 2010. Meccanica dei materiali. 5 °. Edizione. McGraw Hill.
2. Cavazos, j. Introduzione alla meccanica dei materiali. Recuperato da: YouTube.com.
3. Fitzgerald, r. millenovecentonovantasei. Meccanica dei materiali. Alfa Omega.
4. Hibbeler, R. 2011.Meccanica dei materiali. 8 °. Edizione. Pearson.
5. Ingegneria e insegnamento. Meccanica dei materiali. Recuperato da: ingegneria e discutere.WordPress.com.
6. Mott, r. millenovecentonovantasei. Resistenza al materiale applicato. 3 °. Edizione. Prentice Hall.