مقاومت مصالح چیست؟

مفهوم عامیانه مقاومت، توانایی تحمل در برابر فشار است و مفهوم علمی و ساده‌ی آن در مکانیک، تحمل و استقامت در مقابل بار اعمال شده بدون شکست است. از آنجایی که امروزه سازه‌های بسیاری ساخته می‌شوند که مورد تنش، خمش، پیچش قرار می‌گیرند،مقاومت و تحمل این سازه‌ها در برابر بارها از اهمیت بسیاری برخوردار است. بنابراین بخشی از وظیفه‌ی یک مهندس تجزیه و تحلیل این بارگذاری‌ها محسوب می‌شود.

در واقع مقاومت مصالح یا Strength of materials قسمتی از علم مواد است، که هدف آن مطالعه بر استحکام مواد مهندسی، اعضای سازه‌ها مانند: تیر و ستون و غیره و رفتار مکانیکی آنها در برابر نیروها است. منظور از رفتار مکانیکی: تنش، کرنش، تغییر شکل و رابطه‌های بین تنش و کرنش بوده که در ادامه به تعریف هر کدام از رفتارها می‌پردازیم. اما هدف اصلی درس مقاومت مصالح، تحلیل و طراحی سازه‌های باربر و ماشین‌های گوناگون است. 

این درس باتوجه به رشته‌ی دانشگاهی به چند بخش تقسیم می‌گردد. معمولا برای برخی رشته‌ها مانند در دو واحد درسی تحت عناوین مقاومت مصالح 1و مقاومت مصالح 2 ارائه می‌شود و در رشته‌های دیگر بخش پیشرفته نیز به آن تحت عنوان مقاومت مصالح 3 اضافه می‌گردد. 

آموزش مقاومت مصالح به زبان ساده

 در آموزش مقاومت مصالح، ابتدا باید مقاومت داخلی جسم را در مقابل بارگذاری خارجی و در برابر تغییر شکل فرموله نمایید. به همین منظور مفاهیمی از جمله تنش و کرنش در این خصوص مطرح می‌شود که در ادامه به تعریف هرکدام می‌پردازیم.

تنش 

یکی از مهمترین دروس مقاومت مصالح، تنش است. تنش ها انواع مختلفی دارند و نوع آنها با وارد شدن نیرو به اجسام تعریف می‌شود. به زبان ساده با F/A تعریف می‌شود. اگر جسمی وجود داشته باشد که سطح آن را A بنامیم و نیرویی به صورت عمودی به آن وارد گردد که F درنظرش بگیریم در اینجا می‌گوییم تنش عمودی صورت گرفته است. خود تنش عمودی به دو دته تنش تقسیم می شود. تنش کششی و تنش فشاری.

σ=F/A

تنش مماسی یا برش

اگر نیرو بر سطح جسم مماس باشد به آن تنش مماسی یا برشی می‌گوییم. واحد تنش پاسکال است. اگر مقدار تنش بدست آمده زیاد باشد آن را با کیلوپاسکال یا مگاپاسکال بیان می کنیم. حال می خواهیم بدانیم کاربرد تنش چیست؟ پس از بدست آوردن تنش جسم ما عدد بدست آمده را با مقاومت جسم مقایسه می‌نماییم از این رو براساس نتیجه‌ی مقدار آن تشخیص می‌دهیم چه اتفاقی برای جسم می‌افتد در مقابل تنش تسلیم می‌شود؟ و یا مقاومت صورت می‌گیرد.

کرنش

کرنش در واقع زمانی اتفاق می‌افتد که نیرویی که بر سازه وارد می‌گردد موجب تغییر شکل آن سازه می‌گردد در واقع کرنش نسبت تغییر شکل طول بر طول اصلی است. کرنش را به صورت زیر نشان می‌دهند:

ε= δ/E

انواع کرنش

کرنش نیز مانند تنش از انواع مختلفی برخوردار است، همانطور که پیش‌تر بیان نمودیم کرنش در واقع از رابطه DL/L0 بدست می آید. کرنش، تغییر طول جسم از هرجهت نسبت به طول اولیه است. انواع آن به صورت موارد  زیر است.

کرنش جانبی

به زبان ساده، زمانی که در سمتی تغییر شکل تحت تاثیر نیروی محوری(نیروی کشش و فشاری)صورت می‌گیرد می‌توانیم بگوییم کرنش جانبی و یا کرنش محوری صورت می‌گیرد. این اتفاق در فولاد نرمه در نقطه‌ی گسیختگی اتفاق می‌افتد. کرنش جانبی، کمیتی بدون بعد است که معرف آن ضریب پولسان بوده ب که با  v نشان می‌دهند. 

 کرنش حقیقی

کرنش حقیقی از مجموع تغییر طول‌های لحظه‌ای است در واقع به جای اینکه از کل افزایش طول و مقدار اولیه استفاده کنیم، از مقادیر لحظه‌ای متوالیL استفاده می‌کنیم.

 ΣΔε = ΣΔL/L = ε

 کرنش محوری

کرنش محوری که به آن کرنش عمودی نیز می‌گویند منجر به تغییر شکل در طول واحد می‌باشد. ذر رابطه‌ی کرنش محوری،  L طول میله و δ مقدار تغییر شکل است.

 ε=δ/L

منابع درس مقاومت مصالح 

شما می‌توانید از منابع مختلفی برای یادگیری درس مقاومت مصالح استفاده نمایید. از جمله این منابع، کلاس‌های آموزشی، کتب، جزوه‌های آموزشی می‌باشد اما در این میان، کتاب مقاومت مصالح بیر جانسون اشاره نمود. کتاب مقاومت مصالح اثر بیر جانسون یکی از کتاب‌های اصلی در رشته‌های مهندسی مواد، مکانیک و عمران می‌باشد. این کتاب برای یادگیری و آموزش مقاومت مصالح بسیار مورد استفاده قرار می‌گیرد.  این کتاب 11 فصل دارد، که عناوین آن به شرح زیر است:

• فصل ۱: مقدمه – مفهوم تنش
• فصل ۲: تنش و کرنش – بارگذاری محوری
• فصل ۳: پیچش
• فصل ۴: خمش خالص
• فصل ۵: تحلیل و طراحی تیرها در خمش
• فصل ۶: تنش برشی در تیرها و عضوهای جدارنازک
• فصل ۷: تبدیلات تنش وکرنش
• فصل ۸: تنش‌های اصلی در شرایط معین بارگذاری
• فصل ۹: خیز تیرها
• فصل ۱۰: ستون‌ها
• فصل ۱۱: روش‌های انرژی

درس مقاومت مصالح یک درس بسیار با اهمیت برای اکثر رشته‌های مهندسی است که توانایی تحلیل و طراحی سازه‌ها را می‌دهد. در علم مواد شما میزان تحمل یک ماده را در برابر بار اعمال شده بدون تجزیه و شکست ماده است. شما با کسب این دانش توانایی مطالعه درمورد استحکام و رفتار مکانیکی را بدست می‌آورید. در مکتب خونه انواع دوره آموزش مقاومت مصالح موجود است که با ثبت نام در آن‌ها می‌توانید مهارت خود را در این زمینه افزایش دهید.