La mecánica aplicada (técnica) es una disciplina compleja que establece las disposiciones básicas sobre la interacción de los sólidos, la resistencia de los materiales y los métodos para calcular los elementos estructurales, y también estudia formas de movimiento simples y fácilmente observables: los movimientos mecánicos y los mecanismos y máquinas. ellos mismos.
Materiales (editar)
Desde la antigüedad, los constructores y arquitectos han intentado construir edificios duraderos y fiables. Al mismo tiempo, se utilizaron reglas empíricas para determinar las dimensiones de la estructura y sus elementos. En algunos casos, esto provocó accidentes, en otros, fue posible construir estructuras bastante confiables (pirámides de Egipto, viaductos romanos, etc., que han sobrevivido hasta nuestros días).
Se suele creer que la ciencia de la resistencia de los materiales surgió en el siglo XII después de la publicación del libro del gran científico italiano G. Galileo "Conversaciones y pruebas matemáticas de dos nuevas ramas de la ciencia" (1638), en el que Se sentaron las bases de la resistencia de los materiales. Durante los dos siglos siguientes, muchos matemáticos, físicos e ingenieros destacados contribuyeron al desarrollo de las disposiciones teóricas de la ciencia de la resistencia de los materiales: J. Bernoulli derivó y resolvió la ecuación de una viga doblada en flexión; R. Hooke descubrió una ley sobre proporcionalidad directa entre carga y desplazamiento; About Pendant dio una solución para el cálculo de muros de contención; L. Euler: la solución del problema de la estabilidad de las barras comprimidas centralmente, etc. Sin embargo, estas disposiciones, por regla general, son de naturaleza puramente teórica y no pueden aplicarse en la práctica.
En el siglo XIX, debido al rápido desarrollo de la industria, el transporte y la construcción, se requirieron nuevos desarrollos en la resistencia de los materiales. Navier y Cauchy obtuvieron un sistema completo de ecuaciones para resolver el problema espacial de un cuerpo isotrópico; Saint-Venant resolvió el problema de la flexión oblicua de una barra con una forma de sección transversal arbitraria; Cliperon desarrolló un método para calcular vigas continuas usando ecuaciones de tres momentos; Bress: un método para calcular arcos de doble bisagra y sin bisagras; Maxwell y Mohr propusieron un método para determinar los desplazamientos, etc.
Los científicos rusos también hicieron una gran contribución al desarrollo de la ciencia. DI. Zhuravsky posee la teoría del cálculo de armaduras de puentes, así como una fórmula para determinar los esfuerzos cortantes durante la flexión de una viga; AV. Godolin desarrolló métodos para calcular cilindros de paredes gruesas; H.S. Golovin calculó la viga curva; F.S. Esinsky resolvió el problema de determinar las tensiones críticas durante el pandeo en el trabajo inelástico de un material, etc.
En el siglo XX, el papel de los científicos rusos en el campo del cálculo de estructuras de edificios se convirtió en el principal. UN. Krylov, I.G. Bubnov y P.F. Papkovich creó una teoría general para calcular estructuras que se encuentran sobre una base de suelo. En los trabajos de destacados científicos S.P. Timoshenko, A.N. Dinnik, N.N. Davidenkova, S.V. Seresen, V.V. Bolotin, V.Z. Vlasov, A.A. Ilyushin, I.M. Rabinovich, A.R. Rzhanitsyn, A.F. Smirnov y muchos otros, se desarrollaron nuevas direcciones para crear métodos convenientes para calcular la fuerza, la estabilidad y los efectos dinámicos de varias estructuras espaciales complejas.
En la etapa actual de desarrollo, se presta mucha atención a la aproximación de los esquemas de diseño y los supuestos básicos con las condiciones reales de funcionamiento de los edificios y estructuras. Para ello, se están realizando estudios para identificar el efecto sobre el estado tensión-deformación de estructuras de naturaleza variable de los parámetros de resistencia del material, influencias externas, relación no lineal de tensiones y deformaciones, grandes desplazamientos, etc. El desarrollo de los métodos de cálculo correspondientes se lleva a cabo utilizando secciones especiales de matemáticas. Todos los métodos de cálculo modernos se desarrollan utilizando secciones especiales de matemáticas. Todos los métodos de cálculo modernos se desarrollan con el uso generalizado de tecnología informática electrónica. En la actualidad, se han creado una gran cantidad de programas de computadora estándar, que permiten no solo realizar cálculos de varias estructuras, sino también diseñar elementos individuales y realizar dibujos de trabajo.
El movimiento es una forma de existencia de la materia, su principal propiedad inherente.
El movimiento en un sentido general significa no solo el movimiento de los cuerpos en el espacio, sino también cambios y procesos térmicos, químicos, electromagnéticos y de cualquier otro tipo, incluyendo nuestra conciencia y pensamiento.
Mecánica
La mecánica estudia la forma de movimiento más simple y fácilmente observable: el movimiento mecánico.
El movimiento mecánico es un cambio en la posición de los cuerpos materiales que ocurre con el tiempo con respecto a la posición de las partículas del mismo cuerpo material, es decir, su deformación.
Es imposible, por supuesto, reducir toda la variedad de fenómenos naturales sólo al movimiento mecánico y explicarlos sobre la base de las disposiciones de una mecánica. El movimiento mecánico de ninguna manera agota la esencia de varias formas de movimiento, pero siempre se investiga antes que nada.
En conexión con el desarrollo colosal de la ciencia y la tecnología, se ha vuelto imposible en una disciplina concentrar el estudio de muchos temas relacionados con el movimiento mecánico de varios tipos de cuerpos materiales y los mecanismos mismos. La mecánica moderna es todo un complejo de disciplinas técnicas generales y especiales dedicadas al estudio del movimiento de los cuerpos individuales y sus sistemas, el diseño y cálculo de diversas estructuras, mecanismos y máquinas, etc.
La reunión de estudiantes de primer año tendrá lugar el 30 de junio a las 13:00 en la dirección: Volokolamskoe shosse, 4, edificio educativo principal, sala. 460B
¡Amigos! ¡Nos complace darle la bienvenida a nuestro Instituto!
Los graduados de nuestro Instituto trabajan en muchas empresas aeroespaciales en Rusia.
El Instituto de Capacitación en Ingeniería General (Instituto No. 9) brinda capacitación en tres áreasde licenciatura:
- 12.03.04
"Sistemas y tecnologías biotecnológicos";
- 15.03.03
"Mecánica Aplicada";
- 24.03.04
"Aviación".
Uno especialidades:
- 24.05.01
"Diseño, producción y operación de cohetes y complejos espaciales-cohete".
Y también por direccionesmagistratura:
- 15.04.03
"Mecánica Aplicada";
- 24.04.03
"Aviación".
La formación se lleva a cabo en los siguientes perfiles preparación licenciatura, período de formación - 4 años
):
- 12.03.04
"Ingeniería en la práctica biomédica"(número de departamento 903);
- 15.03.03
"Dinámica, Resistencia de Máquinas y Estructuras" (Departamento N ° 906);
- 15.03.03
- 24.03.04
"Ingeniería informática (tecnologías CAE) en la construcción de aeronaves" (número de departamento 910B);
Especializaciones (especialidad, período de formación - 5,5 años
):
- 24.05.01
"Diseño de estructuras y sistemas de complejos de información de ingeniería radioeléctrica" (número de departamento 909B) - entrenamiento dirigido(PJSC "Radiofísica");
Programas (magistratura, período de formación - 2 años
):
- 15.04.03
"Modelado matemático en la dinámica y resistencia de estructuras" (departamento N ° 902);
- 24.04.04
"Materiales y tecnologías de aviación en medicina" (número de departamento 912B);
Sistemas alimentadores de antenas
La capacitación de especialistas en la dirección "Diseño de estructuras y sistemas de complejos de información de ingeniería de radio" se ha llevado a cabo en el país desde 1975 solo en el departamento 909B. La formación se lleva a cabo de acuerdo con el "sistema de física y tecnología", que tiene la máxima autoridad en Rusia y en el extranjero. El departamento 909B tiene su sede junto con el Instituto de Física y Tecnología de Moscú en la empresa JSC "Radiofizika" (m. Planernaya). Es el líder en construcción aérea, coopera con empresas extranjeras. En el proceso educativo participan destacados especialistas en "Radiofísica".
Los estudiantes reciben una formación especial en las siguientes áreas:
- problemas de ingeniería de resistencia, transferencia de calor, ingeniería de radio, aerodinámica, etc.;
- programación y uso de computadoras;
- diseño de sistemas de antenas y sus mecanismos;
- los últimos materiales, incluida la nanotecnología y sus pruebas;
- diseño de sistemas inteligentes de ingeniería radioeléctrica.
Dinámica y fuerza
Los Departamentos 902 y 906 forman ingenieros-investigadores altamente calificados de amplio perfil, capaces de resolver problemas complejos que surgen en los cálculos y pruebas de resistencia de sistemas técnicos, objetos de la aviación y tecnología espacial utilizando métodos modernos.
En el proceso de aprendizaje, se utiliza un nuevo principio de formación de especialistas, que le permite obtener:
- educación informática moderna basada en el aprendizaje continuo y el trabajo independiente en PC modernas;
- formación matemática mejorada combinada con conocimientos generales de ingeniería;
- la oportunidad de ampliar sus conocimientos en el proceso de trabajo de investigación de los estudiantes bajo la guía de profesores altamente calificados;
- la oportunidad de ampliar el conocimiento económico a través de la educación opcional.
La formación recibida permite trabajar con éxito no solo en diversas áreas de la industria aeroespacial, sino también en otros sectores de la economía. Los especialistas en este campo se forman solo en algunas universidades de la CEI y del mundo.
Ingenieros medicos
La industria médica necesita especialistas altamente calificados que combinen métodos, tecnologías y materiales de investigación avanzados con un conocimiento bastante completo de anatomía y biología humana, biomecánica y bioquímica. Los estudiantes reciben capacitación en el ciclo de física y matemáticas, tecnología informática y un idioma extranjero. Las disciplinas especiales se estudian tanto en los departamentos del instituto como sobre la base de grandes centros científicos y médicos. Un conocimiento amplio y profundo en el campo de las altas tecnologías, los materiales y los campos relacionados de la medicina proporcionará a un especialista la oportunidad de trabajar con éxito en empresas de diversos perfiles.
Nanotecnología en la construcción aeronáutica
El Departamento 910B es el departamento base del Instituto de Mecánica Aplicada de la Academia de Ciencias de Rusia (IPRIM RAS).
En el proceso de aprendizaje, se implementa el principio de combinación armoniosa de educación fundamental e ingeniería, que permite al egresado:
- obtener una formación matemática mejorada combinada con conocimientos generales de ingeniería;
- adquirir una educación informática moderna basada en el aprendizaje continuo y el trabajo independiente en los últimos modelos de tecnología informática;
- ampliar sus conocimientos más allá del programa obligatorio mediante la inclusión en el currículo de trabajos de investigación bajo la guía de especialistas altamente calificados en el equipo científico y experimental de IPRIM RAS.
La ingeniería informática permite crear modelos informáticos detallados de máquinas y mecanismos complejos, realizando su análisis en profundidad teniendo en cuenta las condiciones reales de funcionamiento.
Agencia Federal de Educación
Universidad Tecnológica Química de Rusia que lleva el nombre de DI. Mendeleev
MECÁNICA APLICADA
Aprobado por el Consejo de Redacción de la Universidad como material didáctico
Moscú 2004
UDC 539,3 BBK 34,44; -04 * 3,2); 30/33 * 3,1): 35 P75
Revisores:
Doctor en Ciencias Físicas y Matemáticas, Profesor de la Universidad Rusa de Tecnología Química. DI. Mendeleev
V.M. Aristov
Doctor en Ciencias Técnicas, Profesor de la Universidad Rusa de Tecnología Química. DI. Mendeleev
V.S. Osipchik
Candidato de Ciencias Técnicas, Profesor Asociado, Universidad Estatal de Ingeniería Ambiental de Moscú
V.N. Frolov
Mecánica Aplicada/ SI. Antonov, S.A. Kunavin,
P75 E.S. Sokolov Borodkin, V.F. Khvostov, V.N. Chechko, O.F. Shlyonsky, N.B.Shcherbak. M.: RKhTU im. DI. Hombres-
Deleeva, 2004, 184 p. ISBN 5 - 7237 - 0469 - 9
Se dan los principios generales para realizar cálculos de resistencia para elementos de las estructuras principales de equipos químicos. Contiene la información que necesita para completar las tareas asignadas para el curso de Mecánica Aplicada.
El manual está destinado a estudiantes de tiempo completo, medio tiempo y vespertinos.
UDC 539,3 BBK 34,44; -04 * 3,2); 30/33 * 3,1): 35
INTRODUCCIÓN
El progreso de la tecnología química no se puede imaginar fuera del desarrollo de la ingeniería química, que se basa en las leyes de la mecánica. Las leyes y los modelos matemáticos de la mecánica permiten evaluar las capacidades de los equipos operados y de nuevo diseño para cualquier producción química, ya sea la producción de materiales y productos de silicatos y polímeros, pólvoras o materiales de electrónica cuántica.
Un químico-tecnólogo debe conocer y comprender las leyes de la mecánica para que pueda llevar a cabo una conversación de negocios en el mismo idioma con un ingeniero mecánico dedicado al diseño directo, no exigirle lo imposible, buscar soluciones óptimas en colaboración con él, logrando el máxima eficiencia del equipo que se está diseñando.
Una etapa importante en la formación de un tecnólogo químico es la formación del pensamiento de ingeniería. La disciplina "Mecánica Aplicada" hace una contribución significativa a este importante proceso. El curso de mecánica aplicada hace un uso completo de la información obtenida por los estudiantes en el estudio de disciplinas científicas y de ingeniería generales como matemáticas superiores, física, matemáticas computacionales, etc.
La Mecánica Aplicada es una disciplina compleja. Incluye, en una u otra medida, las principales disposiciones de los cursos "Mecánica Teórica", "Resistencia de Materiales" y "Piezas de Máquinas".
En el proceso de mejora del proceso educativo, el equipo del Departamento de Mecánica ha desarrollado un enfoque poco convencional para la presentación del curso "Mecánica Aplicada": el material de las disciplinas incluidas en el mismo (mecánica teórica, resistencia de materiales, partes de máquinas )
se considera como un todo único, se proporciona un enfoque unificado para la presentación del material, se lleva a cabo la unificación de secciones de disciplinas relacionadas orgánicamente. Si es posible, las secciones de resistencia de materiales tienen acceso directo a las secciones correspondientes de piezas de máquinas para producción química. La mecánica teórica está representada solo por aquellas secciones que se utilizan activamente en el estudio de otros temas de esta disciplina, y también son necesarias para que un ingeniero de procesos comprenda los procesos mecánicos en la tecnología química.
El curso también incluye información sobre los principales materiales estructurales, tuberías, equipos capacitivos de uso general y los procesos mecánicos de la tecnología química. El curso cuenta con un libro de texto especialmente elaborado para los estudiantes, teniendo en cuenta las peculiaridades de la enseñanza de "Mecánica Aplicada" en una universidad químico-tecnológica. Sin embargo, no importa cuán necesario sea un libro de texto, en relación con el plan de estudios cambiante de la universidad, con el fin de fortalecer la formación técnica general de los ingenieros de procesos en el curso "Mecánica aplicada", los profesores pueden introducir secciones adicionales y cambiar la metodología del material de lectura. y seminarios.
Por lo tanto, los estudiantes deben confiar más no en el libro de texto, sino en el aula, lo que les permitirá, en una etapa anterior, convertirse no solo en intérpretes, sino también en organizadores de la producción.
La transferencia de tecnologías desarrolladas en laboratorios a la escala de producción industrial, asegurando el uso efectivo de equipos tecnológicos, participación en el desarrollo de especificaciones técnicas para la creación de nuevas máquinas y dispositivos, pruebas mecánicas de nuevos materiales, todo esto presupone la presencia de sólidos conocimientos en el campo de la mecánica por parte de químicos-tecnólogos.
Un ingeniero de procesos que ha estudiado mecánica siente de la manera más sutil las peculiaridades del proceso tecnológico y puede establecer el diseño óptimo del dispositivo o aparato diseñado, que en última instancia determina la productividad y la calidad de los productos. Por ejemplo, los campos de temperatura de las paredes calculados correctamente y el diseño de la cámara de trabajo de un reactor químico de plasma hecho de materiales resistentes al calor, creados de acuerdo con estos cálculos y mecánicos, pueden aumentar la productividad del reactor varias veces.
El hecho de que el diamante y el grafito tengan la misma composición es conocido por los químicos desde hace mucho tiempo, así como la posibilidad de su transformación mutua. Pero solo los esfuerzos conjuntos de ingenieros mecánicos e ingenieros de procesos y los últimos logros en el campo de la creación de equipos de prensado especiales permitieron convertir el grafito ordinario en diamantes artificiales.
En conclusión, se debe agregar información sobre la movilidad académica tanto del estudiante como del egresado, es decir, sobre la posibilidad de cambiar de especialidad por diversos motivos o la posibilidad de estudiar en un perfil diferente. La mecánica y, en particular, la mecánica aplicada forman la base de la formación de especialistas en muchas otras especialidades. Por lo tanto, el estudio de la mecánica permitirá a un graduado de la Universidad Técnica Química de Rusia que lleva el nombre DI Mendeleev para trabajar en otras áreas de la tecnología y mejorar con éxito sus calificaciones.
LISTA DE SÍMBOLOS
R, F - vectores de fuerza, N.
Fx, Fy, Fz, Rx, Ry, Rz, Qx, Qy, Qz , - la proyección de la fuerza sobre el eje x, y, z, H. i, j, k - vectores unitarios unitarios.
M o (F) - vector del momento de fuerza F relativo al centro O, .Hm. σ, τ - esfuerzo cortante normal, Pa.
ε, γ - deformaciones lineales, angulares, radianes .. σ х, σ y, σ z - proyecciones de esfuerzos en los ejes x, y, z. ε x, ε y, ε z son las proyecciones de deformaciones en los ejes x, y, z.
∆l, ∆ a - deformaciones absolutas de los segmentos ly a, m.
E - módulo de elasticidad de la primera fila (módulo de Young), Pa. G - módulo de elasticidad de la segunda fila (módulo de corte), Pa.
µ - relación de constricción transversal (Poisson), adimensional. А - área de la sección transversal, m2 [σ], [τ] - tensiones normales y tangenciales admisibles, Pa U - energía potencial, N.m
W - trabajo de fuerza, Nm
u - energía potencial específica, Nm / m3
σ in - resistencia a la rotura, resistencia a la rotura, Pa; σ t - punto de fluencia, Pa.
σ y - límite elástico, Pa.
σ pts - límite de proporcionalidad, Pa. ψ - constricción residual relativa. δ - alargamiento residual relativo. n es el factor de seguridad, Pa.
S x, S y - momentos estáticos sobre los ejes х, у, m3. J x, J y - momentos de inercia alrededor de los ejes x, y, m4. J p - momento polar de inercia, m4.
φ - ángulo de giro, rad.
θ - ángulo de giro relativo lineal, rad / m.
[θ] - ángulo de giro relativo admisible, rad / m. W p - momento polar de resistencia, m3.
q es la intensidad de la carga distribuida, N / m. ρ es el radio de curvatura de la línea elástica, m.
W x - momento de resistencia axial, mz. σ 1, σ 2, σ 3 - tensión principal, Pa.
σ eq - esfuerzo equivalente, Pa.
τ max - esfuerzo cortante máximo, Pa. P cr - fuerza crítica, N.
µ pr - coeficiente de reducción de longitud. i - radio de giro, m.
λ - flexibilidad, adimensional.
K - coeficiente dinámico. ω - frecuencia de rotación, s-1.
σ a, σ m - amplitud y esfuerzo promedio del ciclo, Pa.
σ max, σ min - tensiones de ciclo máximo y mínimo, Pa.
σ -1 - resistencia a la fatiga bajo un ciclo de carga simétrico (límite de fatiga), MPa ..
n σ n τ - factor de seguridad a la fatiga para esfuerzos normales y cortantes, Pa.
g - aceleración de las fuerzas de la gravedad, m / s2. F st - deflexión estática, m.
β es la relación entre la masa de la barra y la masa del peso que cae, adimensional. δ 11 - desplazamiento causado por una fuerza unitaria en la dirección de acción
fuerza unitaria, m / N.
Ω - frecuencia de oscilaciones forzadas, s-1.
1. CUERPO SÓLIDO ESTÁTICO
1.1. Conceptos básicos
Una sección de la mecánica se llama estática, en la que se estudia el equilibrio relativo de los cuerpos materiales bajo la influencia de las fuerzas que se les aplican. Se consideran cuerpos abstractos, para los que la estructura física y las propiedades químicas son irrelevantes. Se supone que los cuerpos son absolutamente sólidos, es decir no cambia su forma y tamaño bajo carga, no es susceptible de destrucción. Las distancias entre dos puntos cualesquiera en tales cuerpos permanecen sin cambios.
La principal tarea de la estática es determinar las fuerzas que actúan sobre los elementos estructurales de máquinas y aparatos.
La fuerza es una medida cuantitativa de la interacción mecánica de los cuerpos. La fuerza es una cantidad vectorial y puede proyectarse sobre los ejes coordenados x, y (Figura 1.1) y presentarse como:
F = Fx i + Fy G j + Fz k,
donde i, j, k son vectores unitarios. Módulo de poder
F = (F x) 2 + (F y) 2 + (F z) 2,
donde: F x, F y, F z - la proyección de la fuerza F sobre los ejes de coordenadas. La dimensión de la fuerza es Newton [H].
Si el sistema de fuerzas no provoca un cambio en el estado cinemático del cuerpo (su movimiento), dicen que el cuerpo está en el estado
equilibrio estático (o reposo), y el sistema de fuerzas aplicado está equilibrado.
Una fuerza cuya acción mecánica es equivalente a un sistema de fuerzas dado se llama resultante... La fuerza que complementa un sistema dado al equilibrio se llama Equilibrio.
1.2. Axiomas de la estática
1.
Un cuerpo libre está en equilibrio bajo la acción de dos fuerzas solo si estas fuerzas son iguales en magnitud, actúan en línea recta y se dirigen en direcciones opuestas. La consecuencia obvia es que la fuerza por sí sola no asegura el equilibrio del cuerpo.
2.
El equilibrio del cuerpo no se verá afectado si se le suma o se le resta un sistema equilibrado de fuerzas.
Corolario: la fuerza es un vector deslizante, es decir, se puede transferir a cualquier punto a lo largo de la línea de su acción.
3. La resultante de dos fuerzas convergentes es la diagonal del paralelogramo construido sobre estas fuerzas como en los lados (Figura 1.2).
4. Los cuerpos interactúan entre sí mediante fuerzas iguales y opuestas.
1.3.
El concepto de momento de fuerza.
V en los casos en que la fuerza crea un efecto de giro en el cuerpo, se habla de un momento de fuerza. La medida de este efecto es el momento de fuerza. El momento de la fuerza F relativo al centro O (figura 1.3.) Es el producto vectorial
Μ 0 (F) = r x FG.
El módulo de este vector
Μ 0 (F) = F r sen α = F h,
donde h es el hombro de la fuerza F con respecto al centro O, igual a la longitud de la perpendicular bajada desde el centro a la línea de acción de la fuerza, r es el radio vector del punto de aplicación de la fuerza (Figura 1.3). La dimensión del momento [Nm]. El vector М 0 (F) actúa perpendicularmente al plano que pasa por la línea de acción de la fuerza y el centro 0. Su dirección está determinada por la regla "bu-
Cargando...