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la Resistencia de materiales

la Ciencia y la técnica
 
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la Resistencia de materiales Una vez los constructores elevaban las construcciones de apoyo al azar que tenía a veces las consecuencias catastróficas. Hoy el conocimiento de la resistencia de materiales permite construir las construcciones económicas y seguras.

Cerca del rascacielos y la telaraña, tejida por la araña, mucho en común. En los dos casos se crea el armazón de los materiales muy sólidos, que abastece la solidez de toda la construcción. El armazón del rascacielos consiste de las vigas de acero, a la telaraña arrastra de un material aún más sólido - la seda. Esto significa que el hilo de araña puede sostener bolshy el peso, que el hilo de acero del mismo espesor.


el Cargamento

la carga, Suspendida sobre el alambre, crea la fuerza dirigida hacia abajo acerca del área de su sección transversal. La cantidad de los esfuerzos aplicados divididos en el área de su aplicación, se llama en el cargamento.

Bolshy la carga crea la fuerza grande dirigida hacia abajo, por eso el cargamento al alambre de la misma sección será más. La cantidad del cargamento será también bolshej, si la carga igual es suspendida sobre un alambre más delgado, puesto que la fuerza, creada por ello, funciona al área de la sección transversal menor. A la comparación de la resistencia de materiales es importante saber, que cargamento pueden sostener hasta el momento de la deformación remanente o la ruptura.

Existe tres tipos de las tensiones probadas por los materiales. El esfuerzo que extiende extiende el material y surge, por ejemplo, a podveshivanii a él de la carga. La tensión de la compresión aprieta el material (la pata de mesa bajo el peso de los objetos, que se encuentran sobre ello,). La tensión del desplazamiento influye el material y lo encorva (el trampolín para los saltos al agua bajo el peso de la persona, que está a ello,).


la deformación Relativa

Es la deformación uniforme, o el cambio de las dimensiones del material bajo el influjo del cargamento. Supondremos que el alambre de la longitud de 4000 cm se extiende a 2 cm a podveshivanii a ella de la carga. En este caso la deformación relativa representa el cambio proporcional de la longitud y compone 2: 4000=0,0005.


la Elasticidad

Si aumentar poco a poco el cargamento en el material, a partir del cero, al principio la tensión que ha surgido crece proporcionalmente. Si arreglar la carga, el material volverá a las dimensiones iniciales. Este fenómeno se llama en la elasticidad. Pero si continuar cargar el alambre, al logro de la cierta cantidad del cargamento, no volverá ya no a las dimensiones iniciales. Esta cantidad se llama en el límite de la elasticidad del alambre. En este caso el alambre se somete a la acción de la deformación plástica y ahora se alargará constantemente con el aumento del cargamento.

el aumento Ulterior del cargamento llevará al fin de cuentas a la ruptura del material. Los materiales plásticos (por ejemplo, el cobre) ante la ruptura se deforman fuerte, a frágil (diremos, el hierro fundido) con el aumento gradual del cargamento en un momento se rompen completamente de repente.


el Hormigón

No siempre los materiales sostienen igualmente bien los tipos diferentes de las tensiones. Por ejemplo, el hormigón tiene la solidez grande a la compresión, pero la solidez relativamente pequeña a la distensión. Por eso el hormigón arman a menudo por las barras de acero para el aumento de su solidez de la ruptura. El hormigón preliminarmente intenso es un tipo mejorado del hormigón armado. Al principio las barras de acero de armadura someten a la distensión, a luego cubren con el hormigón. Después del asimiento del hormigón las barras no prueban la tensión que extiende y aspiran a restablecer la longitud inicial. Pero esto es imposible, puesto que sólidamente vmurovany en el hormigón y llaman en ello la tensión enorme que aprieta. Al uso del material dado, cualesquiera esfuerzos, que aspiran romper el hormigón, deben primero superar las fuerzas de la compresión en las barras de acero. Es porque el hormigón preliminarmente intenso posee la solidez grande a la ruptura y la compresión.

Para la reafirmación de algunos tipos del hormigón aplican el método de la tensión ulterior con la tensión de la armadura. Las barras de acero ponen en las aberturas en los bloques monolíticos de hormigón y someten a su distensión. Tanto como en el caso anterior, las barras crean en el hormigón la fuerte tensión que aprieta y le dan la solidez grande a la ruptura.


los materiales De composición

Tales materiales consisten de materiales dos y más distintos, además el producto final posee las mejores propiedades, que cualquier de sus componentes. En muchos casos por tal vía consiguen el aumento de la solidez. Al ejemplo del material de composición puede servir el hormigón armado. En el nivel más bajo, las fibras delgadas de los materiales distintos con una alta solidez a la ruptura añaden a los materiales, capaz de sostener los cargamentos grandes que aprietan. La fibra de vidrio en la combinación con pautinnym por la seda posee mucho bolshej la solidez a la ruptura, que las mejores clases del acero. Pero, por desgracia, el arañazo menor superficial lleva a la formación de la grieta hasta a los cargamentos relativamente pequeños. Por eso para usar las ventajas de la fibra de vidrio, lo añaden al alquitrán epóxido y polietéreo, que protege las fibras de los arañazos y conserva su alta solidez a la ruptura.


el Carbono y la cerámica

Para este objetivo se usan la fibra y otros materiales, incluso el carbono (en forma del grafito), también muchos tipos de los materiales sólidos, duros cerámicos, tales como el carburo del siliceo, el carburo del bosque y el óxido del aluminio. Pero no todos los materiales de esta especie reciben por la vía artificial. Por ejemplo, la madera - el material natural de composición que consiste de las fibras sólidas flexibles de la celulosa, vinculado por una sustancia más firme y frágil - la lignina.


la Estructura de los materiales

la Solidez del material depende de su estructura interior - la disposición en ello de los átomos o las moléculas. Todos los metales firmes y la mayoría de otros materiales firmes tienen la estructura cristallina, en que los átomos y las moléculas están situadas en el orden correcto. La disposición de estas partículas y el enlace entre ellos determinan la solidez del material. Por ejemplo, el caucho consiste de las cadenitas de las moléculas. Durante la vulcanización el azufre se une a las cadenitas de las moléculas del caucho, disponiendo de su serie uno con otro. Hay así llamado "§шьшёхёъюх ё°штрэшх" como resultado el caucho se hace más sólidamente.


la Dislocación

Cuando el metal se somete a la tensión sin exceso de su límite de la elasticidad, él se extiende, puesto que los átomos es poco "Ёрчфтшур¦=ё ". Al levantamiento de la tensión los átomos del metal ocupan las posiciones genesíacas, a consecuencia de que el metal se aprieta. Si la tensión es más alta del límite de la elasticidad, algunos metales conservan una nueva forma después de su levantamiento. Esto pasa porque en la estructura de los cristales de tales metales hay unos defectos numerosos - la dislocación. Unos cristales pueden tener el átomo superfluo, a en otros de un átomo puede no bastar. Tales dislocaciones se forman al enfriamiento y la cristalización del metal fundido. Pueden también formarse, cuando el metal se somete a la tensión mecánica, y él se deforma a la tensión menor. Las tensiones son más altas del límite de la elasticidad hacen los planos nucleares deslizarse por encima uno a otro. Más las dislocaciones, más fácilmente, sin destruir el metal, darle la forma necesaria por medio de la forja, prokatki o protjazhki (los tirantes). A la deformación del metal de la dislocación en ello se trasladan a lo largo de las fronteras de los planos de los átomos que se deslizan. Si obstaculizar el movimiento de las dislocaciones, el metal será es más firme y más sólidamente.


la estructura Cristallina

Existe algunos modos del impedimento a tal traslado. Un de ellos consiste en el control del proceso del endurecimiento a la fabricación para recibir el metal que consiste de relativamente grande cantidad de los cristales pequeños. Más los cristales, es más grandes fronteras de la sección entre ellos, las dislocaciones, que obstaculizan al traslado, en el metal. Otro modo del bloqueo del movimiento de las dislocaciones es vinculado a la adición de los átomos de otro metal. Es porque la aleación de dos y más metales es más firme y más sólidamente, que los metales separadamente tomados, de que él consiste.

es posible crear también por medio de las tensiones tal cantidad de las dislocaciones en el metal, a que impedirán uno a otro trasladarse. Tal reafirmación mecánica (llamado también "эръыхя") es posible conseguir y por medio de las tensiones que surgen durante el labrado de los metales regular.


la Fatiga de metal

la Fatiga de metal puede surgir, si el detalle metálico someter a un cierto cargamento durante el período largo del tiempo, o en caso de los cambios numerosos de la fuerza de la tensión. Las dislocaciones se trasladan a la zona intensa y obstaculizan el movimiento uno a otro. En resultado el metal se hace frágil, y se forma la grieta, que puede distribuirse por todo el espesor del detalle hasta su rompimiento final. Para evitar los accidentes, los detalles de los aviones comprueban los nudos y regularmente al cansancio por medio de así llamada. El control que no destruye.