2852046757

Wprowadzenie do wytrzymałości materiałów

W tym semestrze zajmiemy się wytrzymałością materiałów (mechaniką techniczną).

O ile statyka traktuje elementy konstrukcji jako sztywne, w wytrzymałości materiałów konieczne jest uwzględnienie odkształcałności materiału, z którego są one wykonane. Badaniem i opisem zjawisk zachodzących w ciałach odkształcalnych pod wpływem obciążeń zajmuje się wytrzymałość materiałów.

Wytrzymałość to oczywiście odporność elementów konstrukcji na zniszczenie (utratę spójności lub ciągłości), na skutek przekroczenia wytrzymałości materiału na ściskanie lub rozciąganie. Zniszczenie materiału następuje poprzez zerwanie, złamanie, pęknięcie, skruszenie. Zniszczeniem może też być trwałe i znaczne odkształcenie konstrukcji uniemożliwiające jej funkcjonowanie.

Wbrew nazwie wytrzymałość jest tylko jednym z kilku zagadnień, którym zajmuje się ta dziedzina nauki zwana mechaniką techniczną. Pamiętacie Państwo wymogi jakie musi spełnić dobrze zaprojektowana budowla:

-    architektoniczne (funkcjonalność, estetyczność, znacie Państwo jeszcze jakieś?);

-    wymogi technologiczne (technologiczność, ekonomiczność);

-    wymogi konstrukcyjne (wytrzymałość, sztywność, odporność na zarysowanie, stateczność,

trwałość ([?] str.).

Oprócz wytrzymałości, konstrukcja musi mieć odpowiednią sztywność aby ugięcia (zmiany postaci i wymiarów) nie utrudniały ani nie uniemożliwiały eksploatacji, np. nadproża nie mogą miażdżyć drzwi i okien, stropy ani ściany nie mogą uginać się w sposób powodujący dyskomfort użytkowników, a uginające się elementy konstrukcji nie mogą oddziaływać na siebie.

Odporności na zarysowanie wymaga się gdy konstrukcja ma pracować w środowisku agresywnym chemicznie, gdyż migrujące związki chemiczne mogąnp. powodować korozję stali zbrojeniowej wzmacniającej beton.

Stateczność to zdolność odkształconej pod wpływem obciążeń konstrukcji do powrotu do pierwotnego kształtu (konfiguracji) po zdjęciu obciążeń (przykład z butelką do połowy wypełnionej wodą, postawionej na kapslu). Stateczność to odporność na uleganie trwałym zmianom konfiguracji (przemieszczeń, odkształceń) pod wpływem obciążeń.

{Rysunki dotyczące położenia równowagi statecznej, niestatecznej, chwiejnej i obojętnej.[\4]) Rys. 1 Położenia równowagi statecznej niestatecznej i obojętnej

Trwałość jest związana z utrzymaniem zdolności eksploatacyjnej konstrukcji w długim okresie czasu poprzez niezmienność powyższych cech.

Można powiedzieć, że zadaniem wytrzymałości materiałów (mechaniki materiałów) jest zapewnienie trwałej, szeroko pojętej odporności konstrukcji na zniszczenie, oraz trwałego spełnienia wymogów eksploatacyjnych (użytkowych). Wytrzymałość, bazując na założeniach upraszczających, prostych modelach oraz na doświadczalnych badaniach materiałowych, formułuje praktyczne reguły umożliwiające inżynierom zaprojektowanie konstrukcji spełniających powyższe wymagania (por. def. wytrz. mat.). Jest to nauka stosowana w przeciwieństwie do teoretycznej mechaniki ogólnej, której częściąjest np. statyka.