Wytrzymałość materiałów - dziedzina wiedzy inżynierskiej, część mechaniki technicznej zajmująca się opisem zjawisk zachodzących w materiałach konstrukcyjnych i konstrukcjach poddanych zewnętrznym obciążeniom. W ogólnym przypadku wytrzymałość zajmuje się obserwowaniem zachowania się ciała poddanego siłom zewnętrznym pod kątem odpowiadającym im (wywołanych przez nie) sił wewnętrznych i odpowiadających im naprężeń oraz wywołanych przez nie odkształceń.
Zależność pomiędzy naprężeniami naprężeniami i odkształceniami formułuje prawo Hooke'a. Ze względu na trudność opisie trójwymiarowych zjawisk wytrzymałościowych dla ogólnego przypadku obciążenia rzeczywistego ciała materialnego, w praktyce inżynierskiej dokonuje się szeregu uproszczeń. Zakłada się że: *materiał z jakiego ciało materialne jest wykonane jest homogeniczny ( jednorodnym), izotropowy i ciągły. *naprężenia uśredniają się w przekrojach zasada de Saint-Venanta. *obciążenie można zredukować do kilku typowych przypadków oraz, że w przypadku obciążeń złożonych można dokonywać superpozycji tych prostych przypadków. Zalicza się do nich: -rozciąganie, -ściskanie, -docisk, -ścinanie, -zginanie, -skracanie
Dodatkowymi zagadnieniami, jakimi zajmuje się wytrzymałość materiałów to: -stateczność ściskanych prętów prostych tzw. Wyboczenie -wpływ karbu lub spiętrzenie naprężeń, -statyka układów prętowych, -belek ram i kratownic, -Wyznaczenie naprężeń naprężeń i określenia wytężeń w: *płytach cienkich *prętach zakrzywionych *rurach cienkościennych i grubościennych *czaszach kulistych *zbiornikach cienkościennych i innych. - Zagadnienia zmęczenia materiału, reologii. Z natury rzeczy założenie o izotropowości nie zawsze może być stosowane w przypadku, coraz powszechniej stosowanych kompozytowych materiałów konstrukcyjnych. Materiały te, w ogólności charakteryzują się anizotropowością, lecz często są tak wykonane, że można wyróżnić w nich trzy wzajemnie prostopadłe płaszczyzny symetrii własności materiałowych - wtedy materiały takie nazywamy ortotropowymi.
Prawo Hooke'a - prawo mechaniki określające zależność odkształcenia od naprężenia. Głosi ono, że odkształcenie ciała pod wpływem działającej nań siły jest wprost proporcjonalne do tej siły.
Elementy sprężyste: (często nazywane podatnymi) to części maszyn charakteryzujące się duża odkształcalnością, która osiąga się przez zastosowanie materiałów małym module sprężystości lub przez odpowiednie kształtowanie elementów. Elementy podatne spełniają ważne funkcje: *umożliwiają ruch względny elementów maszyn *usuwają luzy między elementami maszyn *wywierają stały nacisk *łagodzą uderzenia *kumulują energię.
Wyboczenie - w wytrzymałości materiałów, odkształcenie (wygięcie) osiowo ściskanego pręta. Teoretycznie, gdy pręt jest idealnie symetryczny, a siła ściskająca idealnie osiowa i centryczna, wyboczenie nie ma prawa wystąpić. W rzeczywistych układach taki warunek jest jednak bardzo rzadko spełniony. Pręty zawsze mają pewne niedoskonałości wykonania, siły mogą być przykoszone lub obciążać pręty ekscentrycznie. W takiej sytuacji przy odpowiednio dużym obciążeniu, większym niż obciążenie dopuszczalne (Pdop) istnieje niebezpieczeństwo wyboczenia. Wyboczenie może być sprężyste, to znaczy takie, gdy po odciążeniu pręta wraca on do pierwotnego, wyprostowanego kształtu lub niesprężyste, gdy pręt utrzymuje swój wyboczony kształt także po odciążeniu.
Rozciąganie - w wytrzymałości materiałów definiujemy dwa podstawowe przypadki rozciągania osiowego:
Rozciąganie czyste pręta, w którym do ścianek poprzecznych jednorodnego i izotropowego pręta pryzmatycznego przyłożone jest obciążenie o stałej gęstości p o zwrocie zgodnym z wektorem normalnym powierzchni ścianki poprzecznej (prostopadłym do ścianki, skierowanym na zewnątrz). Dla tego przypadku wytrzymałościowego znane jest rzeczywiste rozwiązanie zagadnienia brzegowego liniowej teorii sprężystości.
Rozciąganie proste pręta, które różni się od rozciągania czystego tym, że obciążenie zastępujemy dwójką przeciwnie skierowanych równych, co do wartości i współliniowych sił skupionych, działających w osi tego pręta.
Liczba Poissona - symbol v. współczynnik różny dla różnych substancji określający ich zachowanie podczas rozciągania. Przy rozciąganiu elementarnej kostki sześciennej, w czasie, gdy jeden bok ulega wydłużeniu, dwa inne ulegają proporcjonalnemu skracaniu, wyrażonemu iloczynem ujemnego przyrostu rozciąganego boku i liczby Poissona.
Styczna próba rozciągania - podstawowa metoda badań wytrzymałościowych dl metalowych materiałów konstrukcyjnych. W statycznej próbce rozciągania rozciąga się odpowiednio wykonany pręt o przekroju okrągłym wykorzystując urządzenie zwane zrywarką. W czasie próby rejestruje się zależność przyrostu długości próbki do wielkości siły rozciągającej oraz rejestruje się granice sprężystości, przeważnie próbki i siłę zrywającą próbkę. Naprężenia w próbce oblicza się dzieląc siłę rozciągającą przez pole przekroju poprzecznego próbki (uwzględniając przewężenie lub nie uwzględniając go).
Ściskanie - w wytrzymałości materiałów definiujemy dwa podstawowe przypadki ściskania osiowego:
Ściskanie czyste pręta, w którym do ścianek poprzecznych jednorodnego i izotropowego pręta pryzmatycznego przyłożone jest obciążenie o stałej gęstości p o zwrocie przeciwnym do wektora normalnego powierzchni ścianki poprzecznej (prostopadłym do ścianki skierowanej do wewnątrz). Dla tego przypadku wytrzymałościowego znane jest rzeczywiste rozwiązanie zagadnienia brzegowego liniowej teorii sprężystości.
Ściskanie proste pręta, które różni się od ściskania czystego tym, że ciążenie zastępujemy dwójką przeciwnie skierowanych, równych, co do wartości i współliniowych sił skupionych, działających w osi tego pręta.
Ścinanie - w wytrzymałości materiałów ogólny przypadek obciążenia, w którym układ sił wewnętrznych udaje się sprowadzić do jednej siły działającej w płaszczyźnie przekroju elementu. Przypadek czystego ścinania występuje w czasie rozciągania połączenia spawanego, gdy siły rozciągające przyłożone są do elementów spawanych. Naprężenie tnące występuje w spoinie na płaszczyznach łączących ją z elementami. Ścinanie najczęściej występuje w połączeniu z innym stanem obciążenia np. wraz z dociskiem, w połączeniach nitowych klinowych i wpustowych.
Skręcanie w wytrzymałości materiałów stan obciążenia materiału, w którym na materiał działa moment, nazywany momentem skręcającym, działający w płaszczyźnie przekroju poprzecznego materiału. Powoduje on występowanie naprężeń ścinających w płaszczyźnie równoległej do płaszczyzny działania momentu. Skręcanie występuje w prętach, którymi najczęściej są wały.