Реферат Опір матеріалів

Колись будівельники споруджували які мають конструкції навмання, що часом мало катастрофічні наслідки. Сьогодні знання опору матеріалів дозволяє будувати економічні і надійні споруди.

У хмарочоса і сплетеної павуком павутиння багато спільного. У обох випадках створюється каркас з дуже міцних матеріалів, який би міцність всього споруди. Каркас хмарочоса складається з сталевих балок, а павутиння плететься із ще тривкішого матеріалу - шовку. Це означає, що павукова нитку може витримати більшої ваги, ніж сталева нитку тієї ж товщини.

Навантаження

Підвішений на дроті вантаж створює спрямовану вниз силу щодо площі її поперечного перерізу. Величина доданої сили, розділена на площа її докладання, називається навантаженням.

Більший вантаж створює велику спрямовану вниз силу, тому навантаження дріт тієї самої перерізу буде більше. Розмір навантаження також більшої, якщо рівний вантаж підвішений більш тонкої дроті, оскільки створювана ним сила діє меншу площа поперечного перерізу. При порівнянні опору матеріалів важливо знати, яке навантаження можуть витримати досі залишкової деформації чи розриву.

Існує три виду напруг, які долають матеріалами.Растягивающее зусилля розтягує матеріал і виникає, наприклад, при підвішуванні щодо нього вантажу. Напруга стискування здавлює матеріал (ніжки столу під вагою що є у ньому предметів). Напруга зсуву впливає на матеріал і згинає його (трамплін для стрибків в воду під вагою стоїть у ньому людини).

Відносна деформація

Це рівномірна деформація, чи зміну розмірів матеріалу під впливом навантаження. Припустимо, що дріт довжиною 4000 див вбирається у 2 див при підвішуванні до неї вантажу. І тут відносна деформація є пропорційне зміна довжини і як 2 : 4000 = 0, 0005.

>Упругость

Якщо поступово збільшувати навантаження на матеріал, починаючи від початку, то спочатку що виник напруга зростає пропорційно. Якщо прибрати вантаж, матеріал повернеться до своїх початковою розмірам. Це називається пружністю. Але якщо продовжувати навантажувати дріт, вона, під час досягнення певної величини навантаження, не повертатиметься до вихідним розмірам. Ця величина називається межею пружності дроту. І тут дріт піддається дії пластичної деформації і нині постійно подовжуватись зі збільшенням навантаження.

Подальше підвищення навантаження зрештою призведе до розриву матеріалу. Пластичні матеріали (наприклад, мідь) перед розривом сильно деформуються, а тендітні (скажімо, чавун) при поступове збільшенні навантаження якогось моменту рвуться раптово.

Бетон

Не завжди матеріали однаково добре витримують різновиди напруг. Наприклад, бетон має велику міцність на стиснення, але щодо малу міцність на розтягнення. Тому бетон частоармируют сталевими стрижнями збільшення його міцності на розрив. Попередньо напружений бетон - це поліпшений вид залізобетону. Спочатку сталевіарматурние стрижні піддають розтяганню, та був заливають бетоном. Після схоплювання бетону стрижні не відчуваютьрастягивающего напруження і прагнуть відновити свою початкову довжину. Але це пояснити неможливо, оскільки вони міцно умуровані в бетон і викликають у ньому величезне стискаюче напруга. З використанням цього матеріалу, будь-які зусилля, які прагнуть розірвати бетон, повинні спочатку подолати сили стискування в сталевих стрижнях. Саме тому попередньо напружений бетон має великий міцністю на розрив і стиснення.

Для зміцнення деяких видів бетону застосовують метод наступного напруженості із натягом арматури. Сталеві стрижні вставляють в отвори в монолітних бетонних блоках і піддають їх розтяганню. Як і попередньому разі, стрижні створюють на бетоні сильне стискаюче напруга й надають йому велику міцність на розрив.

Композиційні матеріали

Такі матеріали складаються з цих двох і більше різних матеріалів, у своїй кінцевий продукт має найкращими властивостями, ніж кожній із його компонентів. В багатьох випадках у такий спосіб домагаються підвищення міцності. Прикладом композиційної матеріалу може бути залізобетон. На більш низькому рівні, тонкі волокна різних матеріалів із високим міцністю на розрив додають до матеріалів, здатним витримувати великі стискаючі навантаження.Стекловолокно разом із павутинним шовком має набагато більшої міцністю на розрив, ніж кращі сорти стали. Але, на жаль, найменша поверхнева подряпина призводить до утворення тріщини навіть за щодо малих навантаженнях. Тому, щоб використовувати переваги скловолокна, його додають доепоксидной іполиефирной смолі, що захищає волокна від подряпин і зберігає їхню високу міцність на розрив.

>Углерод і кераміка

З цією метою використовуються волокна та інших матеріалів, включаючи вуглець (як графіту), і навіть багатьох видів міцних, жорстких керамічних матеріалів, як-от карбід кремнію, карбід бору та глинозем. Не все матеріали що така отримують штучно. Наприклад, деревина - природний композиційний матеріал, що з міцних гнучких волокон целюлози, пов'язують більш твердим і тендітним речовиною -лигнином.

Структура матеріалів

Міцність матеріалу залежить з його внутрішньої структури - розташування у ньому атомів чи молекул. Усі тверді метали і інших твердих матеріалів мають кристалічну структуру, у якій атоми і молекули перебувають у правильному порядку. Розташування цих частинок та зв'язку з-поміж них визначають міцність матеріалу. Наприклад, гума складається з ланцюжків молекул. У процесі вулканізації сірка сполучається з ланцюжками молекул гуми, володіючи їхніми поруч друг з одним. Відбувається зване "хімічне зшивання", у результаті гума стає міцніше.

Дислокація

Коли метал піддається напрузі без перевищення його краю пружності, він розтягується, оскільки атоми трохи "розсовуються". При зняття напруги атоми металу займають свої найперші позиції, унаслідок чого метал стискається. Якщо напруга вище краю пружності, деякі метали зберігають нової форми саме його зняття. Це тому, що у структурі кристалів таких металів присутні численні дефекти - дислокації. Одні кристали може мати зайвий атом, а інших одного атома може хапати. Такі дислокації утворюються при остиганні і кристалізації розплавленого металу. Вони можуть також формуватися, коли метал піддається механічному напрузі, і він деформується при меншому напрузі.Напряжения вище краю пружності змушують атомні площині сковзати поверх одне одного. Чим більшийдислокаций, тим, не руйнуючи метал, надавати йому потрібну форму шляхом кування, прокатки чи протягання (розтяжки). Придеформировании металу дислокації у ньому переміщаються уздовж кордонів площин що ковзають атомів. Якщо перешкоджати рухудислокаций, метал стане твердіше і міцніше.

>Кристаллическая структура

Є кілька способів перешкоджання такому переміщенню. Одне з них залежить від контролюванні процесу затвердіння під час виготовлення про те, щоб отримати метал, що з щодо великої кількості малих кристалів. Чим більший кристалів, тим більше коштів кордонів розділу з-поміж них, що перешкоджають переміщеннюдислокаций в металі. Інший спосіб блокування рухудислокаций пов'язані з додаванням атомів іншого металу. Саме тому сплав з цих двох і більше металів твердіше і міцніше, ніж окремо взяті метали, у тому числі він перебуває.

 Можна ще з допомогою напруг створити стількидислокаций в металі, у якому вони будуть заважати одна одній переміщатися. Такого механічного зміцнення (званого також "наклеп") можна домогтися і з допомогою напруг, що виникають у процесі звичайній металообробки.

Втома металу

Втома металу може виникнути, якщо металеву деталь піддати певному навантаженні протягом тривалого часу, чи разі численних змін сили напруги.Дислокации переміщаються в напружену зону і перешкоджають руху одне одного. Через війну метал стає тендітним, й утворюється тріщина, яка може поширитися у всій товщині деталі до її кінцевого розламу. Щоб уникнути нещасних випадків, вузли і деталі літаків регулярно перевіряють на втома з допомогою т. зв. неруйнуючого контролю.

Список літератури

Для підготовки даної праці були використані матеріали із російського сайтуsciencetechnics.com/


Схожі реферати:

  • Реферат на тему: Тканини
    Коли виявилося, що із шерсті і льону можна прясти нитки, люди навчилися ткати полотно. Найдавніші
  • Реферат на тему: Електричні машини
    Виробництво електроенергії є дуже легким процесом, а електродвигуни можуть бути щодо різноманітних
  • Реферат на тему: Деревина та папір
    Найчастіше людина використовує ліс як паливо. Проте цінність лісу як природного багатства і дуже
  • Реферат на тему: Сільгосптехніка
    Сучасна сільськогосподарська техніка відіграє у виробництві продуктів харчування. З допомогою цих
  • Реферат на тему: Закони випадкового
    Усій нашої життям правлять закони ймовірності. Хто знає, що нас завтра - виграш лотерея чи нещасний

Навігація