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la Résistance des matériaux

la Science et la technique
 
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la Résistance des matériaux Autrefois les constructeurs érigeaient les charpentes de support au hasard qu'avait parfois les conséquences catastrophiques. Aujourd'hui la connaissance de la résistance des matériaux permet de construire les constructions économes et sûres.

Près du gratte-ciel et la toile d'araignée tressée par l'araignée beaucoup en commun. Dans les deux cas il y a une carcasse des documents très solides, assurant la solidité de toute la construction. La carcasse du gratte-ciel comprend les poutres en acier, mais la toile d'araignée traîne du document encore plus solide - la soie. Cela signifie que le fil d'araignée peut subir bol'shy le poids, que le fil en acier de la même épaisseur.


la Charge

La charge Suspendue sur le fil crée la force dirigée en bas en ce qui concerne la place de son plan latitudinal. La valeur de la force mise divisée en la place de son application, s'appelle la charge.

Bol'shy la charge crée une grande force dirigée en bas, c'est pourquoi la charge sur le fil de la même section sera plus. La valeur de la charge sera aussi bol'shej, si la charge égale est suspendue sur le fil plus fin, puisque la force créée par lui agit sur une plus petite place du plan latitudinal. À la comparaison de la résistance des matériaux il est important de connaître, quelle charge ils peuvent subir jusqu'au moment de la déformation persistante ou la rupture.

Il Y a trois aspects des efforts éprouvés par les documents. L'effort étendant étend le document et apparaît, par exemple, à la suspension chez lui de la charge. L'effort de la compression serre le document (les pieds de la table sous le poids des objets se trouvant sur lui). L'effort du progrès influence le document et le replie (le tremplin pour les plongeons sous le poids de la personne se trouvant sur lui).


la déformation Relative

C'est la déformation égale, ou le changement des montants du document sous l'effet de la charge. Nous supposerons que le fil de la longueur 4000 cm s'allonge sur 2 cm à la suspension vers elle de la charge. Dans ce cas la déformation relative représente le changement proportionnel de la longueur et fait 2 : 4000=0,0005.


l'Élasticité

Si augmenter graduellement la charge du document, à partir du zéro, au départ l'effort apparaissant grandit en proportion. Si enlever la charge, le document reviendra aux montants initiaux. Ce phénomène s'appelle l'élasticité. Mais si continuer à charger le fil, elle, à l'acquisition de la valeur définie de la charge, ne reviendra pas déjà aux montants initiaux. Cette valeur s'appelle la limite de l'élasticité du fil. Dans ce cas le fil subit l'action de la déformation plastique et maintenant sera constant s'allonger avec l'augmentation de la charge.

L'augmentation Ultérieure de la charge amènera en fin de compte à la rupture du document. Les documents plastiques (par exemple, le cuivre) avant la rupture sont déformés fortement, mais fragile (nous dirons, la fonte) à l'augmentation graduelle de la charge se déchirent à un moment donné tout à fait soudain.


le Béton

Pas toujours les documents subissent également bien de différents aspects des efforts. Par exemple, le béton a une grande solidité sur la compression, mais une assez petite solidité sur la distension. C'est pourquoi le béton souvent armirujut par les pivots en acier pour l'augmentation de sa solidité de la rupture. Le béton préalablement tendu est un aspect amélioré du béton armé. Au départ les pivots en acier d'armature soumettent à la distension, mais puis noient dans du béton. Après shvatyvanija du béton les pivots n'éprouvent pas déjà l'effort étendant et aspirent à restaurer la longueur initiale. Mais c'est impossible, puisque eux est solide vmurovany au béton et provoquent dans lui l'effort immense serrant. À l'utilisation du document donné, n'importe quels efforts, aspirant à rompre le béton, doivent d'abord surmonter les forces de la compression dans les pivots en acier. C'est pourquoi le béton préalablement tendu possède une grande solidité sur la rupture et la compression.

Pour la consolidation de certains aspects du béton appliquent la méthode de l'effort ultérieur avec la tension de l'armature. Les pivots en acier insèrent dans les orifices dans les blocs monlithiques en béton et soumettent à leur distension. Comme dans le cas précédent, les pivots créent dans le béton le fort effort serrant et lui donnent la grande solidité sur la rupture.


les documents De composition

Tels documents comprennent deux et plus divers documents, de plus le produit final possède les meilleures propriétés, que chacun de ses composants. En plusieurs cas par une telle voie obtiennent l'augmentation de la solidité. Le béton armé peut servir de l'exemple du document de composition. Au niveau plus bas, les fibres fines des divers documents avec une haute solidité sur la rupture ajoutent aux documents, capable de subir de grandes charges serrant. La fibre de verre en liaison de pautinnym par la soie possède beaucoup bol'shej la solidité sur la rupture, que les meilleures sortes de l'acier. Mais, malheureusement, la moindre éraflure superficielle amène à la formation de la fissure même à d'assez petites charges. C'est pourquoi pour utiliser les avantages de la fibre de verre, l'ajoutent au goudron époxyde et polyéthéré, qui protège les fibres contre les éraflures et garde leur haute solidité sur la rupture.


le Carbone et la céramique

Pour ce but sont utilisés de la fibre et d'autres documents, y compris le carbone (en forme du graphite), ainsi que plusieurs aspects des documents solides rigides de la céramique, tels que le carbure du silicium, le carbure de la forêt et l'alumine. Mais non tous les documents de telle sorte reçoivent par la voie artificielle. Par exemple, le bois - le document naturel de composition comprenant les fibres solides souples de la cellulose, lié par la substance plus ferme et fragile - la lignine.


la Structure des documents

La Solidité du document dépend de sa structure intérieure - les dispositions dans lui des atomes ou les molécules. Tous les métaux fermes et la plupart des autres documents fermes ont la structure cristalline, dans laquelle les atomes et les molécules sont disposées en ordre juste. La disposition de ces particules et le lien entre eux définissent la solidité du document. Par exemple, le caoutchouc comprend les chaînes des molécules. En train de la vulcanisation le soufre se lie avec les chaînes des molécules du caoutchouc, en disposant eux côte à côte l'un avec l'autre. Se passe soi-disant "§шьшёхёъюх ё°штрэшх" à la suite de quoi le caoutchouc devient prochnee.


l'Emplacement

Quand le métal subit l'effort sans excès de sa limite de l'élasticité, il s'allonge, puisque les atomes il y a un peu de "Ёрчфтшур¦=ё ". Au retrait de l'effort les atomes du métal occupent les positions initiales, en conséquence de quoi le métal se serre. Si l'effort est plus haut que la limite de l'élasticité, certains métaux gardent une nouvelle forme après son retrait. Cela se passe parce que dans la structure des cristaux de tels métaux il y a des nombreux défauts - les emplacements. Uns cristaux peuvent avoir l'atome superflu, mais aux autres un atome peut ne pas suffire. Tels emplacements se forment au refroidissement et la cristallisation du métal fondu. Ils peuvent aussi être formés, quand le métal subit l'effort mécanique, et il est déformé à un plus petit effort. Les efforts est plus hauts que la limite de l'élasticité obligent les plans atomiques à glisser par-dessus l'un l'autre. Plus les emplacements, plus facilement, sans détruire le métal, lui donner la forme nécessaire par voie des forgeages, le laminage ou protjazhki (les extensions). À la déformation du métal de l'emplacement dans lui se déplacent le long des frontières des plans des atomes glissant. Si empêcher le mouvement des emplacements, le métal sera plus ferme et prochnee.


la structure Cristalline

Il Y a quelques moyens prepjatstvovanija à un tel déplacement. Un d'eux consiste en contrôle du procès du durcissage à la fabrication pour recevoir le métal comprenant une assez grande quantité de petits cristaux. Plus les cristaux, il y a plus de frontières du paragraphe entre eux, les emplacements empêchant le déplacement dans le métal. Un autre moyen du blocage du mouvement des emplacements est lié au supplément des atomes de l'autre métal. C'est pourquoi l'alliage en deux et plus métaux est plus ferme et prochnee, que les métaux séparément pris, qu'il comprend.

On Peut créer aussi avec l'aide des efforts une telle quantité d'emplacements dans le métal, à qui eux-mêmes, ils empêcheront l'un à l'autre de se déplacer. D'une telle consolidation mécanique (appelé aussi "эръыхя") on peut obtenir et avec l'aide des efforts apparaissant en train de l'industrie des métaux ordinaire.


la Fatigue du métal

La Fatigue du métal peut apparaître, si au détail métallique soumettre à la charge définie pendant la période de longue durée du temps, ou en cas de nombreux changements de la force de l'effort. Les emplacements se déplacent à la zone tendue et empêchent le mouvement l'un l'autre. Finalement le métal devient fragile, et se forme la fissure, qui peut se répandre selon toute l'épaisseur du détail jusqu'à sa fracture finale. Pour éviter les accidents, les détails des avions contrôlent les noeuds et régulièrement sur la fatigue à l'aide de soi-disant. Du contrôle ne détruisant pas.