Материалдар кедергісі

Материалдар кедергісі — құрылыстар мен машиналар бөлшектерінің беріктігі мен қаттылығын зерттейтін ғылым. Материалдар кедергісінде құралым элементтерін есептеудің әдістері мен материалдар беріктігін сынау тәсілдері қарастырылады. Бұл әдістер сырттан әсер етуші күштер мен материалдардың қасиеттері арасындағы байланыстарға негізделген. Демек, инженердің негізгі мақсаты құрылыстар мен машиналарды және олардың элементтерін берік те арзан, төзiмдi де сенімді етіп жобалау болса, осы элементтер жасалатын материалдар қандай күшке, оның әрекетіне қалай қарсыласып, қандай «кедергі» жасай алатынын, қанша салмақты көтере алатынын білу, зерттеу - сол мақсатқа апаратын жол деп білу қажет. Сайып келгенде, конструкциялардың беріктігі, материалдардың «кедергісіне» (сыртқы күштердің әрекетіне қарсыласуына) тікелей байланысты. Сондықтан, берiктiк iлiмiнiң негiзгi пәнi - біздің елде «Материалдар кедергісі» деп аталады, өйткені бұл пән орыс тілінен аударылған еді. Ресей ғалымдары бұл пәнді, өз уақытында, француз тілінен аударған (французша «Сопротивление материалов» - «Résistance des matériaux»). Ал неміс тілінде бұл пән ертеден – die Festigkeitslehre, яғни «Беріктілік ілімі» деп аталады. Жалпы алғанда, беріктік пен қатаңдықты зерттейтін ғылым – қатты денелер механикасы ғылымына жатады. Ал «Берiктiк iлiмiне» қатысты пәндердiң барлығы осы ғылымның бір саласы болып табылады.

Материалдар кедергісінің теориялық механикадан басты айырмашылығы: теориялық механика абсолют қатты денелерді қарастырса, ал материалдар кедергісінде сыртқы күштер әсерінен өздерінің түрін, өлшемдерін өзгерте алатын нақты материалдар зерттеледі. Денелердің мұндай өзгерістері деформациялану деп аталады. Материалдар кедергісінде теориялық механиканың (көбінесе оның статика бөлімінің) негізгі әдістері, математикалық анализдің салалары, материалдардың қасиеттерін кескіндейтін физика мәліметтер пайдаланылады.

Құралым элементтері өлшемдерінің (ұзындығы, ені және биіктігі) арасындағы қатынасқа қарай массивті денелер, пластина немесе қабықша, білеулер (брустар) немесе шыбықтарға (стерженьдерге) ажыратылады.

Сыртқы күштер әсер ету мерзіміне қарай тұрақты және уақытша күштерге, ал әсер ету ерекшелігіне сәйкес статикалық және динамикалық түрлерге бөлінеді.

Материалдар кедергісіндегі басты мәселелердің бірі — құралым элементтерінің орнықтылығы. Мысалы, төменгі ұшы бекітілген сырық жоғары жағынан белгілі бір күшпен қысқанда қисаяды. Бұл құбылыс сырықтың орнықтылығын жоғалтуы деп аталады. Орнықтылық жоғалту кезіндегі күш — аумалы күш, ал кернеу — аумалы кернеу делінеді.

Аумалы күш пен кернеу Эйлер формуласымен анықталады. Егер кернеу мен деформацияның арасындағы байланыс Гук заңы арқылы өрнектелмейтін болса, онда аумалы кернеу эмпирик. тәсілмен анықталады.

Құралым элементтерінің беріктігі туралы тұңғыш деректерді Леонардо да Винчи (1500 жылдар шамасында) еңбектерінен кездестіруге болады. 20 ғасырдан бастап темір-бетон құралымдардың кеңінен тарауына сәйкес алуан түрлі элементтердегі кернеулер мен деформацияларды анықтау саласында Қазақстан ғалымдары да айтарлықтай үлес қосты. Жаңа құралымдық материалдардың (мысалы, пластмасса, жеңіл қорытпалар) пайда болуына байланысты осы материалдардардың ерекше қасиеттерін анықтайтын беріктік теориясы жасалды. Қазіргі заманғы технологиялық процестер (мысалы, жоғары қысымды қолданумен) беріктілігі айтарлықтай жоғары материалдар алуға мүмкіндік жасайды.

Әдебиеттер

• «Қазақстан»: Ұлттық энцклопедия / Бас редактор Ә. Нысанбаев – Алматы «Қазақ энциклопедиясы» Бас редакциясы, 1998 жыл. ISBN 5-89800-123-9]], 6 том