Mecânica de material, campo de estudo, aplicações

O Mecânica de Materiais Estude as respostas dos objetos para as cargas externas aplicadas. O design de máquinas, mecanismos e estruturas é mais eficiente no conhecimento de tais respostas.

Para que um design seja adequado, é necessário considerar os esforços e deformações que agem no objeto. Cada material tem sua própria resposta, de acordo com suas características.

A mecânica material fornece a base para a seleção de materiais utilizados em construções civis como esta ponte

A mecânica dos materiais é, por sua vez, com base na estática, pois deve usar seus métodos e conceitos, como diferentes cargas ou forças e momentos aos quais os corpos podem ser expostos durante sua operação durante sua operação. Também é necessário considerar as condições de equilíbrio de um corpo estendido.

Dessa maneira, resistência, rigidez, elasticidade e estabilidade dos corpos são estudados conscientemente.

A mecânica do material também é conhecida como resistência de materiais ou mecânicos de sólidos.

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História da mecânica material

Desde o início da humanidade, as pessoas provaram, por ensaio e erro, as características dos materiais em seu ambiente. Não é difícil imaginar os artesãos de pedra dura e dura, escolhendo as rochas certas para esculpir suas dicas de flecha.

Com o estilo de vida sedentário, começou a ser construída estruturas que eventualmente evoluíram para os edifícios monumentais dos povos do antigo Egito e Mesopotâmia.

Esses construtores sabiam bem a resposta dos materiais que eles usaram, a ponto de ainda hoje os templos, as pirâmides e os palácios que saíram continuam causando espanto.

O mesmo pode ser dito da engenharia dos romanos antigos, notáveis ​​por seu design em que arcos e cofres, bem como o uso bem -sucedido de materiais.

Mecânica de material moderno

O formalismo da mecânica dos materiais emergiu séculos depois, graças aos experimentos do Great Galileo Galilei (1564 - 1642), que estudaram os efeitos de cargas em barras e vigas feitas de diferentes materiais.

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Galileu deixou incorporado em seu livro Duas ciências da Cuevas Suas conclusões sobre falhas em estruturas como vigas cantilever. Posteriormente, Robert Hooke (1635-1703) estabeleceu a base da teoria da elasticidade, com a famosa lei de Hooke, que estabelece essa deformação, desde que seja pequena, é proporcional ao esforço.

Lei de Hooke na primavera

Isaac Newton (1642-1727) estabeleceu as leis do movimento que definem a ação das forças sobre objetos e, independentemente, com Gottfried Leibnitz, inventou o cálculo matemático, uma ferramenta fundamental para modelar os efeitos das forças.

Mais tarde, a partir do século XVIII, vários cientistas franceses notáveis ​​realizaram experimentos com materiais: Saint-Venant, Coulomb, Poisson, Rid e Navier, o mais notável. Este último é o autor do primeiro texto da mecânica de material moderno.

Ao mesmo tempo, a matemática evoluiu para fornecer ferramentas para resolver problemas mecânicos mais complexos. Thomas Young (1773-1829) é notável, que determinou a rigidez de diferentes materiais.

Hoje, muitos problemas são resolvidos através de métodos numéricos e simulações de computador, uma vez que pesquisas avançadas em ciência de materiais continuam.

Campo de estudo

A mecânica dos materiais estudam os sólidos reais, aqueles que podem ser deformados sob a ação das forças, diferentemente dos sólidos ideais, que são indeformáveis. Pela experiência, sabe -se que os materiais reais podem ser fraturados, alongados, comprimindo ou flexionando, de acordo com a carga que experimentam.

Portanto, a mecânica do material pode ser considerada a próxima etapa para estática. Nisso, considerou -se que os sólidos eram indeferíveis, o que se segue é descobrir como eles se deformam quando as forças externas agem sobre eles, porque, graças a essas forças, dentro dos objetos, os esforços internos se desenvolvem como resposta.

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A deformação do corpo depende da intensidade desses esforços e, eventualmente, o rompimento. Em seguida, a mecânica dos materiais fornece a base para um design eficaz de peças e estruturas, independentemente do material que são feitas, uma vez que a teoria desenvolvida se aplica a todos eles.

Resistência e rigidez

A resposta dos materiais depende de dois aspectos fundamentais:

-Resistência

-Rigidez

A resistência de um objeto é entendida como sua capacidade de suportar os esforços sem quebrar ou fraturar. No entanto, nesse processo, o objeto pode se deformar e suas funções dentro da estrutura são diminuídas, de acordo com sua rigidez.

Quanto mais rígido o material é, menos ele tende a se deformar devido a esforços. Obviamente, desde que um objeto esteja sob esforços, sofrerá algum tipo de deformação, que pode ser permanente ou não. A idéia é que esse objeto não pare de funcionar corretamente, apesar disso.

Tipos de esforços

A mecânica material contempla os efeitos de vários esforços, que ele classifica por sua forma ou duração. Por forma, os esforços podem ser:

• Tração, é um esforço normal (age perpendicular à seção transversal do objeto) e produz seu alongamento.
• A compressão também é um esforço normal, mas favorece o encurtamento.
• O cisalhamento consiste em forças na direção oposta aplicada à seção transversal do corpo, cujo efeito é produzir um corte, dividindo -o em seções.
• Flexão, forças perpendiculares que tendem a dobrar, curvar ou prender o elemento em que eles agem.
• -Torção, são pares aplicados ao objeto que torce.

E devido à sua velocidade, os esforços são:

• Estático, que age muito lentamente no corpo.
• Impacto, eles são de curta duração e efeito intenso.
• De fadiga, que consiste em ciclos repetitivos de deformação do esforço que acabam fraturando o elemento.

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Aplicações mecânicas de materiais

Sempre que uma estrutura, uma maquinaria ou qualquer objeto é obtido, ele sempre estará sujeito a numerosos esforços derivados de seu uso. Como mencionado acima, esses esforços causam deformações e eventuais intervalos: os feixes podem ser recolocados, em risco de colapso, ou os dentes das engrenagens quebram.

As partes de um motor são projetadas para apoiar certos esforços sem deformar excessivamente ou quebrar

Portanto, os materiais usados ​​em diversos utensílios, máquinas e estruturas devem ser apropriadas, não apenas para garantir sua operação correta, mas para ser seguro e estável.

Em geral, a mecânica do material funciona dessa maneira:

Análise

Em primeira instância, a estrutura é analisada, cuja geometria é conhecida, determinando esforços e deformação, para encontrar a carga máxima que pode ser aplicada e não excede um limite de deformação pré -estabelecida.

Projeto

Outra opção é determinar as dimensões da estrutura, dadas certas cargas e valores de estresse e deformação permitidos.

Dessa forma, a mecânica dos materiais é aplicada de forma intercambiável a várias áreas:

• Engenharia Civil: Para o design de edifícios de acordo com o tipo de cargas, eles devem apoiar.
• Mecânica automotiva e aeronáutica: No design de peças para carros, aviões e barcos.
• Medicamento: Os biomateriais são uma área muito interessante, na qual os princípios descritos são aplicados no design de diversas próteses e como substitutos do tecido, por exemplo.

Dessa maneira, a mecânica do material é posicionada como base da ciência e engenharia de materiais, uma filial multidisciplinar com avanços espetaculares nos últimos tempos.

Referências

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2. Cavazos, j. Introdução à mecânica de materiais. Recuperado de: youtube.com.
3. Fitzgerald, r. mil novecentos e noventa e seis. Mecânica de Materiais. Alfa Ômega.
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5. Engenharia e ensino. Mecânica de Materiais. Recuperado de: Engenharia e Dochence.WordPress.com.
6. Mott, r. mil novecentos e noventa e seis. Resistência do material aplicado. 3º. Edição. Prentice Hall.