La mécanique des matériaux étudier les réponses des objets aux charges externes appliquées. Cela dépend de la connaissance de telles réponses que la conception des machines, des mécanismes et des structures est plus efficace..
Pour qu'une conception soit adéquate, il est nécessaire de prendre en compte les contraintes et déformations agissant sur l'objet. Chaque matériau a sa propre réponse, selon ses caractéristiques.
La mécanique des matériaux repose quant à elle sur la statique, puisqu'elle doit faire appel à ses méthodes et concepts, tels que les différentes charges ou forces et les moments auxquels les corps peuvent être exposés au cours de leur fonctionnement. Il est également nécessaire de considérer les conditions d'équilibre d'un corps étendu.
De cette manière, la résistance, la rigidité, l'élasticité et la stabilité des corps sont soigneusement étudiées..
La mécanique des matériaux est également connue sous le nom de résistance des matériaux ou mécanique des solides.
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Depuis le début de l'humanité, les gens ont vérifié, par essais et erreurs, les caractéristiques des matériaux dans leur environnement. Il n'est pas difficile d'imaginer des artisans de l'âge de pierre qui travaillent dur et qui choisissent les bonnes roches pour sculpter leurs pointes de flèches..
Avec le mode de vie sédentaire, des structures ont commencé à être construites qui au fil du temps ont évolué pour devenir les bâtiments monumentaux des peuples de l'Égypte ancienne et de la Mésopotamie..
Ces constructeurs connaissaient bien la réaction des matériaux qu'ils utilisaient, à tel point qu'aujourd'hui encore les temples, pyramides et palais qu'ils ont quittés continuent de susciter l'étonnement..
La même chose peut être dite de l'ingénierie des anciens Romains, remarquable pour sa conception dans laquelle ils appliquaient des arcs et des voûtes, ainsi que l'utilisation réussie des matériaux..
Le formalisme de la mécanique des matériaux est apparu des siècles plus tard, grâce aux expériences du grand Galileo Galilei (1564 - 1642), qui a étudié les effets des charges sur les barres et les poutres en différents matériaux..
Galilée à gauche reflété dans son livre Deux grottes scientifiques leurs conclusions sur les défaillances de structures telles que les poutres en porte-à-faux. Plus tard, Robert Hooke (1635-1703) a jeté les bases de la théorie de l'élasticité, avec la fameuse loi de Hooke, qui stipule que la déformation, tant qu'elle est petite, est proportionnelle à la contrainte.
Isaac Newton (1642-1727) a établi les lois du mouvement qui définissent l'action des forces sur les objets, et indépendamment avec Gottfried Leibnitz, il a inventé le calcul mathématique, un outil fondamental pour modéliser les effets des forces..
Plus tard, à partir du XVIIIe siècle, plusieurs scientifiques français notables ont mené des expériences avec des matériaux: Saint-Venant, Coulomb, Poisson, Lame et Navier, les plus notables. Ce dernier est l'auteur du premier texte de la mécanique moderne des matériaux.
Dans le même temps, les mathématiques ont évolué pour fournir des outils permettant de résoudre des problèmes mécaniques plus complexes. On notera les expériences de Thomas Young (1773-1829), qui a déterminé la rigidité de différents matériaux.
Aujourd'hui, de nombreux problèmes sont résolus à l'aide de méthodes numériques et de simulations informatiques, alors que la recherche avancée en science des matériaux se poursuit..
La mécanique des matériaux étudie les solides réels, ceux qui peuvent se déformer sous l'action des forces, contrairement aux solides idéaux, qui sont indéformables. Par expérience, on sait que les matériaux réels peuvent être fracturés, étirés, comprimés ou fléchis, selon la charge qu'ils subissent..
Pour cette raison, la mécanique des matériaux peut être considérée comme la prochaine étape vers la statique. En cela, on a considéré que les solides étaient indéformables, ce qui suit est de savoir comment ils se déforment lorsque des forces externes agissent sur eux, car grâce à ces forces, des forces internes se développent en réponse aux objets..
La déformation du corps et éventuellement la rupture dépendent de l'intensité de ces efforts. Ensuite, la mécanique des matériaux fournit les bases d'une conception efficace des pièces et des structures, quel que soit le matériau dont elles sont faites, puisque la théorie développée s'applique à toutes..
La réponse des matériaux dépend de deux aspects fondamentaux:
-Endurance
-Rigidité
On entend par résistance un objet sa capacité à résister aux efforts sans rupture ni fracturation. Cependant, dans ce processus, l'objet peut se déformer et ses fonctions au sein de la structure sont diminuées, en fonction de sa rigidité..
Plus le matériau est rigide, moins il a tendance à se déformer sous la contrainte. Bien sûr, chaque fois qu'un objet est soumis à une contrainte, il subira une sorte de déformation, qui peut être permanente ou non. L'idée est que cet objet n'arrête pas de fonctionner correctement malgré cela..
La mécanique des matériaux considère les effets de divers efforts, qu'elle classe par leur forme ou leur durée. En raison de sa forme, des efforts peuvent être faits sur:
Et en raison de sa rapidité, les efforts sont:
Chaque fois que vous avez une structure, une machinerie ou tout autre objet, il sera toujours soumis à de nombreux efforts dérivés de son utilisation. Comme mentionné précédemment, ces sollicitations provoquent des déformations et des ruptures éventuelles: les poutres peuvent se déformer, avec un risque d'affaissement, ou les dents d'engrenage peuvent se casser..
Ainsi, les matériaux utilisés dans divers ustensiles, machines et structures doivent être appropriés, non seulement pour garantir leur bon fonctionnement, mais aussi pour être sûrs et stables..
De manière générale, la mécanique des matériaux fonctionne de cette manière:
Dans un premier temps, la structure, dont la géométrie est connue, est analysée, en déterminant les efforts et la déformation, pour trouver la charge maximale qui peut être appliquée et qui ne dépasse pas une limite de déformation préétablie..
Une autre option consiste à déterminer les dimensions de la structure, compte tenu de certaines charges et des valeurs de contrainte et de déformation admissibles..
De cette manière, la mécanique des matériaux est appliquée de manière interchangeable à divers domaines:
De cette manière, la mécanique des matériaux se positionne comme la base de la science et de l'ingénierie des matériaux, une branche multidisciplinaire avec des avancées spectaculaires ces derniers temps..
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