Forțele exterioare
Obiectiv[ modificare modificare sursă ] Rezistența materialelor are ca obiect stabilirea metodelor și procedeelor de calcul ale eforturilor, tensiunilor și deformațiilor ce apar în diferite puncte ale elementelor de rezistență, când asupra acestora acționează forțeprecum și stabilirea și utilizarea relațiilor dintre eforturi și dimensiunile secțiunii.
Rezolvarea problemelor rezistenței materialelor are în vedere următoarele aspecte: aspectul static, prin care se stabilesc, pe baza legilor mecaniciirelații dintre forțele exterioare și eforturi forțe interioare și respectiv relații între eforturi și tensiuni; aspectul geometric, prin care se analizează deformațiile corpului forțele exterioare acțiunea sarcinilor; aspectul fizic, prin care se determină pe cale experimentală relațiile de legătură legile dintre forțe și forțele exterioare, precum și caracteristicile mecanico- elastice ale materialului respectiv.
Rezistența materialelor rezolvă trei categorii de probleme: probleme de verificare, prin care se determină dacă un element de rezistență cu anumite dimensiuni îndeplinește sau nu, sub acțiunea forțelor, condițiile de rezistență, rigiditate și stabilitate; probleme de calcul a sarcinii capabile, prin care, cunoscându-se materialul și caracteristicile sale mecanice și elastice, dimensiunile și modul de solicitare ale elementului de rezistență, forțele exterioare determină valoarea sarcinilor pe care le poate suporta; probleme de dimensionare, prin care se stabilesc dimensiunile optime ale pieselor proiectate.
La baza calculului de rezistență stau două criterii: de bună funcționare, ceea ce presupune asigurarea la piesa proiectată a rezistenței, rigidității și stabilității; de eficiență, care urmărește ca piesa proiectată să reprezinte soluția cea mai economică posibilă în privința consumului de material și manoperă.
Din aceste două criterii se observă întrepătrunderea tehnicului cu economicul. Pentru ca un calcul de rezistență să poată fi considerat corespunzător, trebuie ca acesta să îndeplinească simultan cele două criterii.
In capitolul acesta vom dezvolta numai o parte din aceste forte, celelalte fiind prezente in alte capitole anterioare. Greutatea corpului si a segmentelor. Indiferent care este pozitia corpului, greutatea actioneaza vertical, de sus in jos, asupra centrului de greutate al corpului sau al segmentului.
Primul criteriu presupune: Fiecare element de rezistență al unui ansamblu trebuie să reziste tuturor solicitărilor ce apar în acesta pe toată durata de exploatare și de aceea condiția de rezistență se impune cu prioritate. În acest scop, Rezistența materialelor prezintă alegerea materialului corespunzător, forma secțiunii cea mai avantajoasă și se stabilesc relații între secțiunea transversală și solicitări, astfel încât la solicitările maxime, eforturile care apar în secțiunea respectivului element de rezistență să fie inferioară celei care produce ruperea.
Condiția de rigiditate impune valori limită pe care să le atingă deformațiile elementelor de rezistență ale unui forțele exterioare în timpul solicitării maxime, în exploatare. De aceea Rezistența materialelor stabilește relații între secțiunea transversală a corpului și deformațiile care apar datorită forțelor și acestea servesc la calculul de rezistență verificare, calculul capacității de încărcare și dimensionare.
Capacitatea corpurilor de a avea deformații mici sub acțiunea forțelor se numește rigiditate.
Condiția de stabilitate impune menținerea formei inițiale de echilibru stabil al elementului de rezistență sub acțiunea forțelor.
De multe ori în practică apar cazuri când dimensiunile elementului de rezistență satisfac condițiile de rezistență și rigiditate impuse de solicitarea maximă, însă la forțe inferioare își pierd stabilitatea formei inițiale de echilibru.
Fenomenul se manifestă prin apariția bruscă a unei deformații foarte mari care poate conduce la ruperea respectivului element de rezistență și distrugerea întregii construcții. Exemplul clasic de pierderea stabilității formei de echilibru este cazul unei bare drepte lungi și subțiri zvelte comprimate. Pentru forțe mici, bara își păstrează forma rectilinie.
Dacă se mărește forța, la o anumită valoare a acesteia, bara se încovoaie brusc, putând să se rupă. Fenomenul este cunoscut sub numele de flambaj la compresiune sau pierderea stabilității, iar forța la care a avut loc fenomenul se numește forță critică de flambaj.
Întindere și compresiune[ modificare modificare sursă ] Dacă asupra unei bare drepte se aplică, pe axa centrelor de greutate, forțe dirijate în lungul forțele exterioare forțe normale pe secțiuneea este solicitată la întindere sau la compresiune.
