Rezistența Materialelor

Cap.1. Introducere în Rezistenţa Materialelor

1. Generalităţi

Rezistenţa materialelor este disciplina inginerească ce studiază comportarea materialelor concretizată în elemente de construcţii supuse la diferite solicitări, astfel încât să se obţină o siguranţă maximă în exploatare la un preţ de cost cât mai redus.

Rezistenţa materialelor se ocupă cu rezolvarea următoarelor tipuri de probleme:

1. Determinarea eforturilor interioare şi a deformaţiilor ce iau naştere într-un material sub acţiunea sarcinilor exterioare cunoscute;

2. Verificarea pieselor unei construcţii existente, comparând valorile maxime ale tensiunilor şi deformaţiilor cu anumite limite admisibile;

3. Dimensionarea pieselor unei construcţii noi, adică alegerea materialului şi calculul dimensional astfel încât să fie asigurată funcţionarea ireproşabilă a acstora luând în calcul aspectul economic al consumului de materiale şi manoperă.

O dimensionare completă şi precisă presupune calculul dimensiunilor respectând următoarele condiţii:

- condiţia de rezistenţă;

- condiţia de rigiditate (de deformaţii);

- condiţia de stabilitate.

Rezistenţa materialelor s-a desprins din Mecanică aceasta fiind la rândul său o ramură a fizicii. Rezistenţa materialelor se bazează pe cunoştinţe de matematică, fizică, chimie, tehnologia materialelor, etc.

Rezistenţa materialelor se înrudeşte cu o serie de discipline înglobate într-o disciplină largă, numită Mecanica aplicată sau Mecanica tehnică. Aceste discipline sunt: Teoria elasticităţii, Teoria plasticităţii, Teoria vibraţiilor mecanice, Teoria stabilităţii elastice, Statica şi Dinamica construcţiilor, Încercările mecanice ale materialelor. Pe baza rezistenţei materialelor se studiază: Organele de maşini, Teoria mecanismelor.

Pentru rezolvarea celor trei tipuri de probleme, Rezistenţa materialelor utilizează aparatul matematic şi deducţia logică asociate cu studii experimentale. Trebuie specificat că principalele legi ale Rezistenţei materialelor sunt legi stabilite pa cale experimentală (chiar Legea fundamentală a Rezistenţei materialelor, Legea lui Hooke, este experimentală). De asemenea, în calculele de rezistenţa materialelor intervin anumite caracteristici cantitative ale materialelor care sunt evaluate doar pe cale experimentală.

2. Noţiuni de Rezistenţa materialelor

2.1.Clasificarea materialelor

- După natura deformaţiilor căpătate:

- elastice - corpurile se deformează sub acţiunea forţelor aplicate, dar revin la forma şi dimensiunile iniţiale după îndepărtarea acestora;

- plastice - corpurile se deformează sub acţiunea forţelor aplicate, dar nu mai revin la forma şi dimensiunile iniţiale după îndepărtarea acestora;

- elastoplastice - corpurile se deformează sub acţiunea forţelor aplicate, dar revin parţial (mai mult sau mai puţin) la forma şi dimensiunile iniţiale după îndepărtarea acestora;

Observaţie: Între anumite limite, toate materialele prezintă o comportare elastică încât calculul de rezistenţă se va face în ipoteza că toate materialele sunt elastice în anumite limite precizate.

- După mărimea deformaţiilor căpătate înainte de rupere:

- fragile sau casante - prezintă deformaţii foarte mici, neglijabile, înainte de rupere (fonta, sticla, etc.);

- tenace sau ductile - prezintă deformaţii apreciabile înainte de rupere (cuprul, plumbul, aluminiul, etc.);

- După proprietăţile manifestate pe diverse direcţii în spaţiu, plecând din acelaşi punct:

1

- izotrope - prezintă aceleaşi proprietăţi de-a lungul tuturor direcţiilor care pleacă dintr-un punct determinat (metalele turnate, etc.);

- anizotrope - prezintă proprietăţi diferite de-a lungul diferitelor direcţii care pleacă dintr-un punct determinat (lemnul, etc.).

- După proprietăţile manifestate în diverse regiuni ale spaţiului:

- omogene: prezintă aceleaşi proprietăţi în tot volumul ocupat (aluminiul pur, etc.);

- neomogene: prezintă proprietăţi diferite în diferite zone ale volumului ocupat (beton armat)

2.2.Clasificarea corpurilor

- Bare- corpuri sau elemente de construcţii la care una dintre dimensiuni (lungimea) este mult mai mare decât celelalte două ca ordin de mărime.

Ele pot fi:

- după mărimea axei longitudinale:

- bare scurte;

- bare lungi;

- după forma axei longitudinale:

- bare drepte;

- bare curbe:

- bare în plan;

- bare în spaţiu;

- după mărimea secţiunii:

- bare subţiri (fire);

- bare groase;

- după forma secţiunii:

- bare cu secţiune regulată;

- bare cu secţiune constantă;

- bare cu secţiune variabilă;

- bare cu secţiune neregulată;

- bare cu secţiune constantă;

- bare cu secţiune variabilă;

Observaţie: Firele sunt bare cu secţiune neglijabilă, flexibile şi lucrează doar la întindere.

- Plăci - corpuri sau elemente de construcţii la care două dintre dimensiuni (lungimea şi lăţimea) sunt apropiate ca ordin de mărime şi mult mai mare decât cea de-a treia (grosimea).

Ele pot fi:

- după mărimea suprafeţei mediane:

- plăci mici;

- plăci mari;

- după forma suprafeţei mediane:

- plăci plane;

- plăci curbe;

- plăci cu curbură simplă;

- plăci cu curbură dublă;

- după mărimea grosimii suprafeţei mediane:

- plăci subţiri (membrane);

- plăci groase;

- după forma grosimii suprafeţei mediane:

- plăci cu grosime constantă;

- plăci cu grosime regulată;

- plăci cu grosime neregulată;