Mekanika material, bidang studi, aplikasi

Itu Mekanika Bahan Pelajari respons objek terhadap beban eksternal yang diterapkan. Desain mesin, mekanisme, dan struktur lebih efisien pada pengetahuan tentang jawaban tersebut.

Agar desain menjadi memadai, perlu untuk mempertimbangkan upaya dan deformasi yang bertindak berdasarkan objek. Setiap bahan memiliki tanggapannya sendiri, sesuai dengan karakteristiknya.

Mekanika material memberikan dasar untuk pemilihan bahan yang digunakan dalam konstruksi sipil seperti jembatan ini

Mekanika bahan pada gilirannya didasarkan pada statis, karena harus menggunakan metode dan konsepnya, seperti beban atau kekuatan yang berbeda dan momen di mana badan dapat diekspos selama operasinya selama operasinya. Juga perlu untuk mempertimbangkan kondisi keseimbangan tubuh yang diperluas.

Dengan cara ini, resistensi, kekakuan, elastisitas, dan stabilitas tubuh dipelajari dengan hati -hati.

Mekanika material juga dikenal sebagai ketahanan bahan atau mekanika padatan.

[TOC]

Sejarah Mekanika Material

Dari awal kemanusiaan, orang terbukti, dengan esai dan kesalahan, karakteristik materi di lingkungan mereka. Tidak sulit membayangkan pengrajin batu keras yang memilih batu yang tepat untuk mengukir tip panah mereka.

Dengan gaya hidup menetap, struktur mulai dibangun yang akhirnya berevolusi menjadi bangunan monumental orang -orang di Mesir kuno dan Mesopotamia.

Pembangun ini tahu betul respons materi yang mereka gunakan, sampai -sampai saat ini kuil -kuil, piramida dan istana yang tersisa terus menyebabkan keheranan.

Hal yang sama dapat dikatakan tentang rekayasa orang Romawi kuno, terkenal karena desain mereka di mana lengkungan dan lemari besi, serta keberhasilan penggunaan bahan.

Mekanika materi modern

Formalisme mekanisme materi muncul berabad -abad kemudian, berkat eksperimen Galileo Galilei yang agung (1564 - 1642), yang mempelajari efek beban pada batang dan balok yang terbuat dari bahan yang berbeda.

Dapat melayani Anda: model atom saat ini

Galileo kiri diwujudkan dalam bukunya Dua Ilmu Cuevas Kesimpulannya tentang kegagalan dalam struktur seperti balok kantilever. Selanjutnya, Robert Hooke (1635-1703) meletakkan dasar teori elastisitas, dengan hukum Hooke yang terkenal, yang menetapkan deformasi itu, asalkan kecil, sebanding dengan upaya tersebut.

Hukum Hooke di Musim Semi

Isaac Newton (1642-1727) menetapkan hukum pergerakan yang mendefinisikan tindakan kekuatan pada objek, dan secara independen dengan Gottfried Leibnitz, menciptakan perhitungan matematika, alat mendasar untuk memodelkan efek kekuatan tersebut.

Belakangan, dari abad kedelapan belas, beberapa ilmuwan Prancis terkenal melakukan eksperimen dengan bahan: Saint-Venant, Coulomb, Poisson, Lame dan Navier, yang paling terkenal. Yang terakhir adalah penulis teks pertama dari mekanika materi modern.

Pada saat yang sama matematika berevolusi untuk menyediakan alat dalam menyelesaikan masalah mekanik yang lebih kompleks. Thomas Young (1773-1829) Eksperimen terkenal, yang menentukan kekakuan bahan yang berbeda.

Saat ini, banyak masalah diselesaikan melalui metode numerik dan simulasi komputer, karena penelitian lanjutan dalam ilmu material terus berlanjut.

Bidang studi

Mekanika bahan mempelajari padatan asli, yang dapat berubah bentuk di bawah aksi kekuatan, tidak seperti padatan ideal, yang tidak dapat bentuk. Dari pengalaman diketahui bahwa bahan asli dapat patah, meregangkan, mengompresi atau melenturkan, sesuai dengan beban yang mereka alami.

Oleh karena itu, mekanika material dapat dianggap sebagai langkah selanjutnya untuk statis. Dalam hal ini dianggap bahwa padatan tidak dapat bentuk, yang berikut adalah untuk mengetahui bagaimana mereka berubah bentuk ketika kekuatan eksternal bertindak atas mereka, karena berkat kekuatan -kekuatan ini, di dalam objek upaya internal berkembang sebagai respons.

Dapat melayani Anda: kekuatan jarak

Deformasi tubuh tergantung pada intensitas upaya ini dan akhirnya putus. Kemudian mekanisme bahan memberikan dasar untuk desain bagian dan struktur yang efektif, terlepas dari bahan yang dibuat, karena teori yang dikembangkan berlaku untuk semuanya.

Resistensi dan kekakuan

Respons materi tergantung pada dua aspek mendasar:

-Ketahanan

-Kekakuan

Resistensi suatu objek dipahami sebagai kemampuannya untuk menahan upaya tanpa merusak atau patah. Namun, dalam proses ini, objek dapat berubah bentuk dan fungsinya dalam struktur berkurang, sesuai dengan kekakuannya.

Semakin kaku materi, semakin sedikit cenderung cacat karena upaya. Tentu saja, asalkan suatu objek sedang dalam upaya, itu akan menderita beberapa jenis deformasi, yang bisa permanen atau tidak. Idenya adalah bahwa objek ini tidak berhenti bekerja dengan baik meskipun.

Jenis upaya

Mekanika material merenungkan efek dari berbagai upaya, yang ia klasifikasi berdasarkan bentuk atau durasinya. Dengan bentuk usahanya bisa:

• Traksi, adalah upaya normal (tindakan tegak lurus terhadap penampang objek) dan menghasilkan perpanjangannya.
• Kompresi juga merupakan upaya normal, tetapi lebih mendukung pemendekan.
• Shear, terdiri dari kekuatan dalam arah yang berlawanan yang diterapkan pada penampang tubuh, yang efeknya adalah menghasilkan potongan, membaginya menjadi beberapa bagian.
• Fleksi, kekuatan tegak lurus yang cenderung melipat, melengkung atau mengikat elemen yang mereka bertindak.
• -Torsion, adalah pasangan yang diterapkan pada objek yang berputar.

Dan karena kecepatannya, upayanya adalah:

• Statis, yang bertindak sangat lambat pada tubuh.
• Dampak, mereka adalah durasi pendek dan efek yang intens.
• Kelelahan, yang terdiri dari siklus berulang-usaha yang akhirnya patah elemen.

Dapat melayani Anda: pelebaran linier: apa itu, formula dan koefisien, contoh

Aplikasi Mekanika Material

Setiap kali struktur, mesin atau objek apa pun dimiliki, itu akan selalu tunduk pada banyak upaya yang berasal dari penggunaannya. Seperti yang disebutkan di atas, upaya ini menyebabkan deformasi dan jeda akhirnya: balok dapat di -ulang, berisiko runtuh, atau gigi roda gigi pecah.

Bagian -bagian dari sebuah mesin dirancang untuk mendukung upaya tertentu tanpa merusak secara berlebihan atau istirahat

Jadi bahan yang digunakan dalam beragam peralatan, mesin, dan struktur harus sesuai, tidak hanya untuk menjamin operasi mereka yang benar, tetapi juga aman dan stabil.

Secara umum, mekanika material bekerja dengan cara ini:

Analisis

Dalam contoh pertama struktur dianalisis, yang geometri yang diketahui, menentukan upaya dan deformasi, untuk menemukan beban maksimum yang dapat diterapkan dan tidak melebihi batas deformasi yang telah ditetapkan sebelumnya.

Desain

Pilihan lain adalah menentukan dimensi struktur, mengingat beban dan tegangan dan nilai deformasi tertentu yang diizinkan.

Dengan cara ini, mekanisme material diterapkan secara bergantian ke berbagai bidang:

• teknik Sipil: Untuk desain bangunan sesuai dengan jenis beban yang harus mereka dukung.
• Mekanika Otomotif dan Penerbangan: Dalam desain suku cadang untuk mobil, pesawat terbang dan perahu.
• Obat-obatan: Biomaterial adalah area yang sangat menarik, di mana prinsip -prinsip yang dijelaskan diterapkan dalam desain beragam prostesis dan sebagai pengganti jaringan, misalnya.

Dengan cara ini, mekanika material diposisikan sebagai dasar ilmu material dan teknik, cabang multidisiplin dengan kemajuan spektakuler dalam beberapa waktu terakhir.

Referensi

1. Bir, f. 2010. Mekanika Bahan. Ke -5. Edisi. Bukit McGraw.
2. Cavazos, J. Pengantar Mekanika Bahan. Dipulihkan dari: YouTube.com.
3. Fitzgerald, r. seribu sembilan ratus sembilan puluh enam. Mekanika Bahan. Alpha Omega.
4. Hibbeler, R. 2011.Mekanika Bahan. Ke -8. Edisi. Pearson.
5. Teknik dan Pengajaran. Mekanika Bahan. Dipulihkan dari: Rekayasa dan Dochence.WordPress.com.
6. Mott, r. seribu sembilan ratus sembilan puluh enam. Resistensi material yang diterapkan. 3. Edisi. Prentice Hall.