Mecánica teórica
Cuando el objeto de la mecánica teórica (es decir, el modelo mecánico adoptado) es una partícula o un sistema de partículas, se denomina mecánica de partículas o mecánica de sistemas de partículas; si es un cuerpo rígido, se llama mecánica de partículas. Debido a los diferentes problemas de investigación, la mecánica teórica se puede dividir en estática, cinemática y dinámica. La estática estudia las leyes por las cuales los objetos están en equilibrio bajo la acción de fuerzas. La cinemática estudia las propiedades geométricas del movimiento de los objetos. La dinámica estudia el movimiento de objetos bajo la acción de fuerzas.
Las ramas importantes de la mecánica teórica incluyen la teoría de la vibración, la teoría de la estabilidad del movimiento, la teoría giroscópica, la mecánica de masas variables, la dinámica de sistemas de cuerpos rígidos, la teoría del control automático, etc. A veces se les llama mecánica general.
La mecánica teórica está directamente relacionada con muchas disciplinas técnicas, como la hidráulica, la mecánica de materiales, la mecánica estructural, la ciencia de máquinas y mecanismos, la balística externa, la mecánica de vuelo, etc. , que es la base de estas disciplinas.
Mecánica de materiales
La mecánica de materiales es el estudio de la deformación, tensión, resistencia, rigidez y estabilidad de los materiales bajo la acción de diversas fuerzas externas, así como los límites que provocan el daño. a diversos materiales. En términos generales, es un curso obligatorio para estudiantes universitarios en ingeniería mecánica, ingeniería civil y carreras afines. El estudio de la mecánica de materiales generalmente requiere que los estudiantes tomen primero matemáticas avanzadas y mecánica teórica. La mecánica de materiales, la mecánica teórica y la mecánica estructural se denominan colectivamente las tres mecánicas principales. Los objetos de investigación de la mecánica de materiales son principalmente materiales con forma de varillas, como barras, vigas, ejes, etc. La mecánica estructural analiza cuestiones de estructuras de armaduras y la mecánica elástica analiza cuestiones de estructuras de placas y láminas.
El contenido de la investigación de la mecánica de materiales incluye dos partes: una es el estudio de las propiedades mecánicas de los materiales. Los parámetros de propiedades mecánicas de los materiales no solo se pueden utilizar en el cálculo de la mecánica de materiales, sino que también son una herramienta. base indispensable para el cálculo de otras ramas de la mecánica de sólidos; la otra es el estudio de las propiedades mecánicas de los materiales. Una parte es el análisis mecánico de las varillas. Según la tensión y la deformación, los miembros se pueden dividir en tirantes, barras de compresión (ver columnas y arcos), vigas de flexión (a veces se debe considerar el corte) y ejes de torsión. Las fuerzas internas en la varilla incluyen fuerza axial, fuerza cortante, momento flector y torsión. La deformación de la varilla se puede dividir en alargamiento, acortamiento, flexión y torsión. Cuando se trata de problemas específicos de varillas, estos problemas se pueden dividir en tres categorías según las diferentes propiedades y deformaciones del material:
①Problemas de elasticidad lineal. Bajo la premisa de que la deformación de la varilla es pequeña y el material obedece la ley de Hooke, todas las ecuaciones enumeradas para la varilla son ecuaciones lineales y los problemas correspondientes se denominan problemas lineales. Para este tipo de problema, se puede utilizar el principio de superposición, es decir, para encontrar la deformación (o fuerza interna) de la varilla bajo la acción combinada de varias fuerzas externas. Primero puede encontrar la deformación (o fuerza interna) de la varilla. varilla bajo la acción separada de varias fuerzas externas, y luego combinar estas deformaciones (o fuerzas internas) se superponen para obtener el resultado final.
②Problemas geométricos no lineales. Si la deformación de la varilla es grande, el análisis del equilibrio de fuerzas no se puede realizar sobre la base de la geometría original, sino que debe analizarse sobre la base de la geometría deformada. Esto da como resultado una relación no lineal entre fuerza y deformación, lo que se denomina problema geométrico no lineal.
③Problemas físicos no lineales. En este tipo de problemas, no existe una relación lineal entre la deformación del material y las fuerzas internas (como deformaciones, tensiones), es decir, el material no obedece la ley de Hooke. En problemas geométricos no lineales y problemas físicos no lineales, el principio de superposición falla. Para resolver este tipo de problemas se puede utilizar el primer teorema de Descartes, el teorema de Croty-Engesser o el método de carga unitaria.
En muchas estructuras de ingeniería, los componentes a menudo fallan bajo la influencia de cargas o entornos complejos. Por ejemplo, las varillas se dañan por fatiga bajo cargas alternas, por fluencia bajo altas temperaturas y cargas constantes, o por el impacto de cargas dinámicas de alta velocidad. Estas fallas son las razones principales por las que las estructuras mecánicas y de ingeniería pierden su capacidad de trabajo. Por lo tanto, la mecánica de materiales también estudia las propiedades de fatiga, de fluencia y de impacto de los materiales.