Otpornost materijala

UVOD

Otpornost materijala je posebna naučna disciplina koja obuhvata inženjerske metode proračuna.

čvrstoće
krutosti
stabilnosti

U Statici[1] smo proučili uslove ravnoteže krutih (nedeformabilnih) tela pod dejstvom različitih sistema spoljašnjih sila. Spoljašnje sile mogu biti zapreminske i površinske. Zapreminske sile deluju na sve tačke tela i srazmerne su masi u svakoj tački tela (sila teže, inercijalne sile). Površinske sile deluju na tačke spoljašnje površine tela i nezavisne su od mase tela (medjusobni pritisak tela, pritisak tečnosti ili gasa na telo). U spoljašnje sile ubrajaju se ne samo aktivne sile(opterećenja) vec i reakcije veza i sile Inercije[2]. Pojam apsolutno krutog tela je apstraktan pojam, a uveden je radi toga da bi se lakše shvatili osnovni zakoni kretanja i ravnoteže tela.Medjutim, čvrsta tela su deformabilna, ona pod dejstvom spoljašnjih sila menjaju svoj oblik i zapreminu. Ovo nastaje zbog toga što cela zapremina tela nije ispunjena materijom već je telo sastavljeno od odvojenih delica- molekula(diskretna sredina) koji su povezani medjumolekularnim (unutrašnjim) silama. Pri deformaciji tela menja se medjusobni položaj molekula pa se menjaju i unutrašnje sile koje teže da uspostave prvobitno stanje tela, dok se ne uspostavi ravnoteža izmedju spoljašnjih i unutrašnjih sila. Pri deformaciji tela pomeraju se i napadne tačke spoljašnjih sila, pa ove vrše rad koji se pretvara u potencijalnu energiju elastične deformacije. Sva čvrsta tela u izvesnoj meri imaju svojstvo elastičnosti jer se po prestanku dejstva spoljašnjih sila vraćaju u prvobitno stanje ako deformacije ne predju izvesnu- granicu elastičnosti. Kada su deformacije veće i predju granicu elastičnosti, tada se telo ne vraća u svoj prvobitni oblik po prestanku dejstva spoljašnjih sila. Ove deformacije se nazivaju trajne ili plastične. Ako se deformacije još više povećaju može se preći i granica kidanja ili gnječenja, kada popuste uzajamne molekularne sile nastupi kidanje ili gnječenje, odnosno razaranje strukture materijala.

Osnovne hipoteze i pretpostavke otpornosti materijala[уреди]
Konstrukcioni materijali od kojih se izradjuju delovi mašina i uredjaja nisu neprekidni, nisu homogeni u svim tačkama niti su izotropni (istih svojstava u svim pravcima). U procesu izrade i dobijanja gotovih delova u materijalu se javljaju različiti spoljašnji (površinski i zapreminski) i unutrašnji defekti. Kako se zakonitosti ovih pojava ne mogu ustanoviti, to se u Otpornosti materijala uvodi niz hipoteza i pretpostavki, koji isključuju ove pojave iz razmatranja. Ovo znaci da Otpornost materijala ne izučava realno telo vec njegov približni model. Eksperimentalna provera rezultata dobijenih na osnovu hipoteza i pretpostavki pokazuje da su ovi rezultati u dovoljnoj meri prihvatljivi za primenu u inženjerskim proracunima. Razmotrimo prvo osnovne hipoteze i pretpostavke koji se odnose na svojstva materijala.

Hipoteza o odsustvu početnih unutrašnjih sila.
Saglasno ovoj hipotezi pretpostavlja se da ako nema uzroka deformacije tela(opterecenja, promene temperature), tada su u svim tackama tela unutrašnje sile jednake nuli. Ovo znači da se ne uzimaju u obzir sile uzajamnog dejstva izmedju čestica nenapregnutog tela.

Pretpostavka o neprekidnosti materijala.
Prema ovoj pretpostavci materijal tela ima neprekidnu strukturu i predstavlja neprekidnu sredinu. Pretpostavka o neprekidnoj strukturi materijala dozvoljava primenu metoda više matematike pri proračunima(diferencijalni i integralni racun).

Pretpostavka o izotropnosti materijala.
Ova pretpostavka govori da materija tela ima u svim pravcima ista svojstva.Mnogi materijali sastoje se od kristala kod kojih se fizičko-mehanička svojstva u različitim pravcima bitno razlikuju. Kako se u telu nalazi veliki broj kristala koji nisu uredjeni, to se svojstva cele mase materijala u različitim pravcima ujednačavaju.