Das Materialmechanik Untersuchen Sie die Reaktionen von Objekten auf aufgebrachte externe Lasten. Es hängt von der Kenntnis solcher Antworten ab, dass die Konstruktion von Maschinen, Mechanismen und Strukturen effizienter ist..
Damit eine Konstruktion angemessen ist, müssen die auf das Objekt einwirkenden Spannungen und Verformungen berücksichtigt werden. Jedes Material hat je nach seinen Eigenschaften seine eigene Reaktion.
Die Mechanik von Materialien basiert wiederum auf der Statik, da sie ihre Methoden und Konzepte anwenden muss, wie z. B. die unterschiedlichen Belastungen oder Kräfte und die Momente, denen Körper während ihres Betriebs ausgesetzt sein können. Es ist auch notwendig, die Gleichgewichtsbedingungen eines ausgedehnten Körpers zu berücksichtigen.
Auf diese Weise werden der Widerstand, die Steifigkeit, die Elastizität und die Stabilität von Körpern gründlich untersucht..
Die Mechanik von Werkstoffen wird auch als Beständigkeit von Werkstoffen oder Mechanik von Festkörpern bezeichnet.
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Seit Beginn der Menschheit haben die Menschen durch Versuch und Irrtum die Eigenschaften der Materialien in ihrer Umgebung überprüft. Es ist nicht schwer vorstellbar, dass hart arbeitende Steinzeithandwerker die richtigen Steine auswählen, um ihre Pfeilspitzen zu schnitzen..
Mit dem sitzenden Lebensstil begannen Strukturen zu bauen, die sich im Laufe der Zeit zu monumentalen Gebäuden der Völker des alten Ägypten und Mesopotamiens entwickelten.
Diese Bauherren kannten die Reaktion der verwendeten Materialien so gut, dass die Tempel, Pyramiden und Paläste, die sie hinterlassen hatten, auch heute noch Erstaunen erregen..
Gleiches gilt für die Technik der alten Römer, die sich durch ihre Konstruktion aus Bögen und Gewölben sowie durch den erfolgreichen Einsatz von Materialien auszeichnet.
Der Formalismus der Materialmechanik entstand Jahrhunderte später dank der Experimente des großen Galileo Galilei (1564 - 1642), der die Auswirkungen von Lasten auf Stangen und Träger aus verschiedenen Materialien untersuchte..
Galileo ging in seinem Buch reflektiert Zwei Wissenschaftshöhlen ihre Schlussfolgerungen über Fehler in Strukturen wie Auslegern. Später legte Robert Hooke (1635-1703) mit dem berühmten Hookeschen Gesetz den Grundstein für die Elastizitätstheorie, wonach die Verformung, solange sie klein ist, proportional zur Spannung ist.
Isaac Newton (1642-1727) legte die Bewegungsgesetze fest, die die Wirkung von Kräften auf Objekte definieren, und erfand unabhängig von Gottfried Leibnitz die mathematische Analysis, ein grundlegendes Werkzeug zur Modellierung der Auswirkungen von Kräften..
Später, ab dem 18. Jahrhundert, führten mehrere namhafte französische Wissenschaftler Experimente mit Materialien durch: Saint-Venant, Coulomb, Poisson, Lame und Navier, die bekanntesten. Letzterer ist der Autor des ersten Textes der modernen Materialmechanik.
Gleichzeitig entwickelte sich die Mathematik, um Werkzeuge zur Lösung komplexerer mechanischer Probleme bereitzustellen. Bemerkenswert sind die Experimente von Thomas Young (1773-1829), der die Steifheit verschiedener Materialien bestimmte.
Heutzutage werden viele Probleme mit numerischen Methoden und Computersimulationen gelöst, da die fortgeschrittene Forschung in den Materialwissenschaften fortgesetzt wird.
Die Materialmechanik untersucht reale Feststoffe, die sich unter Krafteinwirkung verformen können, im Gegensatz zu idealen Festkörpern, die nicht verformbar sind. Aus Erfahrung ist bekannt, dass reale Materialien je nach Belastung gebrochen, gedehnt, komprimiert oder gebogen werden können..
Aus diesem Grund kann die Mechanik von Materialien als nächster Schritt zur Statik betrachtet werden. Dabei wurde angenommen, dass Feststoffe nicht verformbar sind. Im Folgenden wird herausgefunden, wie sie sich verformen, wenn äußere Kräfte auf sie einwirken, da dank dieser Kräfte innere Kräfte als Reaktion auf Objekte entstehen.
Die Verformung des Körpers und schließlich der Bruch hängen von der Intensität dieser Bemühungen ab. Dann liefert die Mechanik der Materialien die Grundlage für eine effektive Konstruktion von Teilen und Strukturen, unabhängig davon, aus welchem Material sie bestehen, da die entwickelte Theorie für alle von ihnen gilt..
Die Reaktion der Materialien hängt von zwei grundlegenden Aspekten ab:
-Ausdauer
-Steifigkeit
Unter dem Widerstand eines Objekts wird seine Fähigkeit verstanden, Anstrengungen standzuhalten, ohne zu brechen oder zu brechen. Bei diesem Prozess kann sich das Objekt jedoch verformen und seine Funktionen innerhalb der Struktur werden entsprechend seiner Steifheit verringert..
Je steifer das Material ist, desto weniger neigt es dazu, sich unter Spannung zu verformen. Wenn ein Objekt unter Spannung steht, erfährt es natürlich eine Art Verformung, die dauerhaft sein kann oder nicht. Die Idee ist, dass dieses Objekt trotzdem nicht richtig funktioniert..
Die Mechanik von Materialien berücksichtigt die Auswirkungen verschiedener Anstrengungen, die sie nach ihrer Form oder Dauer klassifiziert. Aufgrund seiner Form können folgende Anstrengungen unternommen werden:
Und aufgrund seiner Geschwindigkeit sind die Bemühungen:
Wann immer Sie eine Struktur, eine Maschine oder ein Objekt haben, wird es immer zahlreichen Anstrengungen ausgesetzt sein, die sich aus seiner Verwendung ergeben. Wie bereits erwähnt, verursachen diese Spannungen Verformungen und eventuelle Brüche: Die Träger können knicken, wobei die Gefahr eines Zusammenbruchs besteht, oder die Zahnradzähne können brechen..
Daher müssen die in verschiedenen Utensilien, Maschinen und Strukturen verwendeten Materialien geeignet sein, um nicht nur ihren ordnungsgemäßen Betrieb zu gewährleisten, sondern auch sicher und stabil zu sein..
Im Allgemeinen funktioniert die Mechanik von Materialien folgendermaßen:
In erster Linie wird die Struktur, deren Geometrie bekannt ist, analysiert, wobei die Kräfte und die Verformung bestimmt werden, um die maximale Last zu ermitteln, die aufgebracht werden kann und die eine vorgegebene Verformungsgrenze nicht überschreitet..
Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Abmessungen der Struktur unter bestimmten Belastungen und zulässigen Spannungs- und Verformungswerten zu bestimmen..
Auf diese Weise wird die Mechanik von Materialien austauschbar auf verschiedene Bereiche angewendet:
Auf diese Weise wird die Mechanik der Werkstoffe als Grundlage für die Wissenschaft und Technik der Werkstoffe positioniert, ein multidisziplinärer Zweig mit spektakulären Fortschritten in jüngster Zeit..
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