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der Widerstand der Materialien

die Wissenschaft und die Technik
 
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den Widerstand der Materialien Einst errichteten die Bauarbeiter die tragenden Konstruktionen auf gut Glück, dass manchmal die katastrophalen Folgen hatte. Heute lässt das Wissen des Widerstands der Materialien zu, die rentablen und sicheren Bauten zu bauen.

Bei dem Wolkenkratzer und dem von der Spinne verknüpften Spinngewebe viel gemeinsam. Für beide Fälle entsteht das Skelett aus den sehr festen Materialien, gewährleistend die Haltbarkeit des ganzen Baus. Das Skelett des Wolkenkratzers besteht aus den Stahlbalken, und das Spinngewebe wird aus dem noch mehr festen Material - die Seide geflochten. Es bedeutet, dass pautschja der Faden bolschi das Gewicht, als der Stahlfaden der selben Dicke ertragen kann.


die Belastung

schafft die auf dem Draht Aufgehängte Ladung die gerichtete nach unten Kraft bezüglich der Fläche ihres querlaufenden Schnitts. Die Größe der verwandten Kraft, die auf die Fläche ihrer Anlage geteilt ist, heißt von der Belastung.

Bolschi schafft die Ladung die große gerichtete nach unten Kraft, deshalb die Belastung auf den Draht des selben Schnitts wird grösser. Die Größe der Belastung wird bolschej auch, wenn die gleiche Ladung auf dem feineren Draht aufgehängt ist, da die davon geschaffene Kraft auf die kleinere Querschnittsfläche gilt. Beim Vergleich des Widerstands der Materialien ist es wichtig, zu wissen, welche Belastung sie bis zur restlichen Deformation oder dem Bruch ertragen können.

existiert drei Arten der Anstrengungen, die von den Materialien erprobt werden. Die ausbreitende Bemühung breitet das Material aus und entsteht, zum Beispiel, beim Aufhängen zu ihm der Ladung. Die Anstrengung der Kompression presst das Material (der Stiel des Tisches unter dem Gewicht der sich darauf befindenden Gegenstände) zusammen. Die Anstrengung der Verschiebung wirkt auf das Material ein und biegt es (das Sprungbrett für die Sprünge ins Wasser unter dem Gewicht des darauf stehenden Menschen).


die Relative Deformation

Ist es die gleichmäßige Deformation, oder die Veränderung der Umfänge des Materials unter der Einwirkung der Belastung. Wir werden vermuten, dass sich der Draht von der Länge die 4000 cm auf 2 cm beim Aufhängen zu ihr der Ladung ausbreitet. In diesem Fall stellt die relative Deformation die proportionale Veränderung der Länge dar und bildet 2: 4000=0,0005.


die Elastizität

, Wenn die Belastung auf das Material, seit der Null allmählich zu vergrössern, so wächst zunächst die entstehende Anstrengung proportional. Wenn die Ladung zu entfernen, wird das Material zu den ursprünglichen Umfängen zurückkehren. Diese Erscheinung heißt von der Elastizität. Aber wenn fortzusetzen, den Draht zu beladen, so wird sie, bei der Errungenschaft einer bestimmten Größe der Belastung, schon zu den Ausgangsumfängen nicht zurückkehren. Diese Größe heißt von der Grenze der Elastizität des Drahtes. In diesem Fall zieht sich der Draht der Handlung der plastischen Deformation unter und wird jetzt ständig sein, mit der Vergrößerung der Belastung verlängert zu werden.

wird die Weitere Vergrößerung der Belastung zum Bruch des Materials letzten Endes bringen. Die plastitschnyje Materialien (zum Beispiel, das Kupfer) vor dem Bruch werden stark deformiert, und brüchig (sagen wir, das Gusseisen) bei der allmählichen Vergrößerung der Belastung zu irgendwelchem Moment reißen ganz plötzlich.


der Beton

Nicht immer ertragen die Materialien verschiedene Arten der Anstrengungen identisch gut. Zum Beispiel, der Beton hat die große Haltbarkeit auf die Kompression, aber die verhältnismäßig kleine Haltbarkeit auf das Dehnen. Deshalb den Beton rüsten von den Stahlkernen für die Vergrößerung seiner Haltbarkeit auf den Bruch häufig aus. Der vorläufig gespannte Beton ist eine verbesserte Art des Stahlbetons. Zunächst ziehen stahl- armaturnyje die Kerne das Dehnen unter, und dann überfluten mit dem Beton. Nach schwatywanija des Betons erproben die Kerne die ausbreitende Anstrengung schon nicht und streben, die Anfangslänge wieder herzustellen. Aber es ist unmöglich, da sie wmurowany in den Beton fest ist und rufen darin die riesige zusammenpressende Anstrengung herbei. Unter Anwendung vom gegebenen Material, beliebige Bemühungen, strebend, den Beton zu zerreißen, sollen die Kräfte der Kompression in den Stahlkernen zuerst überwinden. Deshalb verfügt der vorläufig gespannte Beton über die große Haltbarkeit auf den Bruch und die Kompression.

Für die Konsolidierung einiger Arten des Betons verwenden die Methode der nachfolgenden Anstrengung mit der Spannung der Armatur. Die Stahlkerne stellen in die Öffnungen in den einheitlichen Betonblöcken ein und ziehen ihr Dehnen unter. Wie auch für den vorhergehenden Fall, die Kerne schaffen im Beton die starke zusammenpressende Anstrengung und geben ihm die große Haltbarkeit auf den Bruch.


die Kompositionsmaterialien

bestehen Solche Materialien aus zwei und mehr verschiedenen Materialien, dabei verfügt das Finalprodukt über die besten Eigenschaften, als jeder seiner Komponenten. Für viele Fälle streben die Erhöhungen der Haltbarkeit auf diese Weise. Zum Beispiel des Kompositionsmaterials kann der Stahlbeton dienen. Auf dem niedrigeren Niveau, die feinen Fasern verschiedener Materialien mit der hohen Haltbarkeit auf den Bruch ergänzen zu den Materialien, fähig, die großen zusammenpressenden Belastungen zu ertragen. Die Glasfaser in der Kombination mit pautinnym von der Seide verfügt um vieles bolschej über die Haltbarkeit auf den Bruch, als die besten Sorten des Stahls. Aber leider bringt der geringste oberflächliche Kratzer zur Bildung des Risses sogar bei den verhältnismäßig kleinen Belastungen. Deshalb, um die Vorteile der Glasfaser zu verwenden, es ergänzen zu epoksidnoj und dem Polyfunkharz, das die Fasern vor den Kratzern schützt und spart ihre hohe Haltbarkeit auf den Bruch auf.


der Kohlenstoff und die Keramik

Für dieses Ziel werden der Faser und anderer Materialien, einschließlich den Kohlenstoff (in Form vom Graphit), sowie viele Arten der festen, harten keramischen Materialien, solcher wie das Carbid des Siliziums, das Carbid des Nadelwaldes und das Oxid des Aluminiums verwendet. Aber nicht bekommen alle derartigen Materialien mit dem künstlichen Weg. Zum Beispiel, das Holz - das natürliche Kompositionsmaterial, das aus den festen flexiblen Fasern der Zellulose besteht, verbunden vom festeren und brüchigen Stoff - ligninom.


die Struktur der Materialien

hängt die Haltbarkeit des Materials von seiner inneren Struktur - die Anordnung darin der Atome oder der Moleküle ab. Alle festen Metalle und die Mehrheit anderer fester Materialien haben die kristallinische Struktur, in der die Atome und die Moleküle in der richtigen Ordnung gelegen sind. Die Anordnung dieser Teilchen und der Verbindung zwischen ihnen bestimmen die Haltbarkeit des Materials. Zum Beispiel, der Gummi besteht aus den Ketten der Moleküle. Im Laufe der Vulkanisierung verbindet sich der Schwefel mit den Ketten der Moleküle des Gummis, über ihre Reihe miteinander verfügend. Geschieht sogenannt "§шьшёхёъюх ё°штрэшх" als dessen Ergebnis der Gummi fester sein wird.


die Versetzung

Wenn zieht sich das Metall der Anstrengung ohne Überschreitung seiner Grenze der Elastizität unter, er breitet sich aus, da es die Atome "Ёрчфтшур¦=ё " ein wenig ist;. Bei der Abnahme der Anstrengung besetzen die Atome des Metalls die unsprünglichen Stellungen, infolge wessen das Metall zusammengepresst wird. Wenn die Anstrengung als die Grenze der Elastizität höher ist, sparen einige Metalle die neue Form nach seiner Abnahme auf. Es geschieht, weil in der Struktur der Kristalle solcher Metalle die zahlreichen Defekte - die Versetzung anwesend sind. Ein Kristalle können das überflüssige Atom haben, und in anderen kann ein Atom nicht ausreichen. Solche Versetzungen bilden sich beim Abkühlen und der Kristallisation des geschmolzenen Metalls. Sie können sich auch entwickeln, wenn sich das Metall der mechanischen Anstrengung unterzieht, und er wird bei der kleineren Anstrengung deformiert. Die Anstrengungen ist als die Grenze der Elastizität höher zwingen die atomaren Ebenen, oberhalb einander zu gleiten. Je grösser der Versetzungen, desto leichter, das Metall nicht zerstörend, ihm die nötige Form mittels kowki, prokatki oder protjaschki (die Spannstange zu geben). Beim Deformieren des Metalls der Versetzung darin wechseln entlang den Grenzen der Ebenen der gleitenden Atome den Platz. Wenn die Bewegung der Versetzungen zu behindern, wird das Metall fester sein und ist fester.


die Kristallinische Struktur

existieren etwas Weisen prepjatstwowanija solcher Umstellung. Einer von ihnen besteht in der Kontrolle des Prozesses des Erhärtens bei der Herstellung, um das Metall zu bekommen, das aus der verhältnismäßig großen Menge der kleinen Kristalle besteht. Je grösser gibt es der Kristalle, desto als mehrere Grenzen der Abteilung zwischen ihnen, der die Umstellung behindernden Versetzungen im Metall. Andere Weise der Blockierung der Bewegung der Versetzungen ist mit der Ergänzung der Atome anderen Metalls verbunden. Deshalb die Legierung aus zwei und mehreren Metallen fester und fester, als die abgesondert genommenen Metalle, aus denen er besteht.

kann man auch mit Hilfe der Anstrengungen solche Zahl der Versetzungen im Metall schaffen, bei dem sie einander selbst stören werden den Platz zu wechseln. Solcher mechanischen Konsolidierung (genannt auch "эръыхя") man kann und mit Hilfe der Anstrengungen streben, die im Laufe der gewöhnlichen Metallbearbeitung entstehen.


die Müdigkeit des Metalls

kann die Müdigkeit des Metalls entstehen, wenn das metallische Detail, eine bestimmte Belastung im Laufe von einer langwierigen Periode der Zeit, oder im Falle der zahlreichen Veränderungen der Kraft der Anstrengung unterzuziehen. Die Versetzungen wechseln in die gespannte Zone den Platz und behindern die Bewegung einander. Daraufhin wird das Metall brüchig, und es bildet sich der Riss, der sich nach der ganzen Dicke des Details bis zu ihrem endlichen Bruch erstrecken kann. Zur Vermeidung der Unfälle, die Knoten und die Details der Flugzeuge prüfen auf die Müdigkeit mit Hilfe s.g. regelmäßig. Der nicht zerstörenden Kontrolle.