نکاتی در رابطه با مقاومت مصالح از رشته مهندسی مکانیک

نکاتی در رابطه با مقاومت مصالح از رشته مهندسی مکانیک در این مبحث ارائه شده است. یکی از مهمترین مباحثی که در درس مقاومت مصالح مطرح می شود مبحث تنش است. تنش در واقع به صورت F/A تعریف می شود. در این رابطه F نیروی وارد بر جسم و A سطح جسم مورد نظر است. اگر نیرو بر سطح عمود باشد، تنش، تنش عمودی نامیده می شود. تنش عمودی خودش به دو دسته تنش کششی و فشاری تقسیم بندی می شود. اگر نیرو بر سطح مماس باشد به تنشی که از این رابطه بدست می آید تنش مماسی یا تنش برشی گفته می شود. واحد تنش نیوتون بر متر مربع است که به آن پاسکال گفته می شود. اگر برای تنش عددهای بزرگی بدست بیاید بر حسب کیلوپاسکال و مگاپاسکال بیان می شود. در درس مقاومت مصالح یکی از اهداف مهم این است که تنش وارد بر جسم بدست بیاید و با مقاومت جسم مقایسه شود تا تشخیص دهیم که تسلیم یا شکست اتفاق می افتد یا نه.
در حالتی که تنش محوری مورد بررسی قرار می گیرد معمولا حالت یک بعدی مد نظر است و در این حالت مثلا اگر نیرو به یک تیر و یا یک میله وارد می شود نیروی وارده در راستای محور میله و یا تیر اعمال می گردد. چنین نیرویی معمولا منجر به بلندتر شدن و یا کوتاه تر شدن عضو می گردد و تنش ناشی از آن هم تنش عمودی نامیده می شود. برای محاسبه تنش عمودی کافی است اندازه نیرو بر سطح میله یا تیر تقسیم گردد. چون واحد نیرو نیوتون و واحد سطح متر مربع است، واحد تنش نیوتون بر سطح مربع می باشد که به آن پاسکال گفته می شود. البته برای تنش معمولا از واحدهای بزرگتر مانند مگا پاسکال و کیلو پاسکال هم استفاده می شود. حالت دیگری که مورد بررسی قرار می گیرد این است که نیرو بر سطح جسم مماس باشد و اصطلاحا تنش ناشی از این حالت تنش مماسی و یا تنش برشی نامیده می شود. نحوه بدست آوردن تنش مماسی با تنش عمودی یکسان است و فقط به صورت ماهیتی این دو حالت متفاوت از هم هستند.
سعی کنید نحوه تحلیل مسائل را یاد بگیرید. باید بخش از ذهن شما که مسئول تحلیل مسائل است تقویت شود. باید سعی کنید برخورد با مسائل جدید در این دو درس را یاد بگیرید و مسائل را مورد بررسی دقیق قرار دهید. اگر استاد خودتان خوب تدریس نمی کند یا نحوه تدریس ایشان به گونه ای است که برای شما مفهومی نیست از اساتید خصوصی کمک بگیرید. برای مشاهده لیست مدرسین استاتیک و مقاومت مصالح بر روی عبارت های تدریس خصوصی استاتیک و تدریس خصوصی مقاومت مصالح کلیک کنید.
مبحث خیز تیر از روش مقاومت مصالح 2: شاید بتوان گفت اساسی ترین مبحث در درس مقاومت مصالح 2 همان خیز تیر است. خیز تیر و یا تغییر مکان عرضی تیر را از روش های مختلفی می توان بدست آورد. اولین و جامع ترین روش موجود روش انتگرال گیری است. در این روش معادله منحنی الاستیک و یا منحنی کشسانی تیر و در ادامه خیز و شیب تیر در هر نقطه از آن بدست می آید. برای بدست آوردن خیز تیر از این روش می توان از یک معادله دیفرانسیل مرتبه چهار (وقتی بر حسب بار گسترده نوشته می شود) و یا از یک معادله دیفرانسیل مرتبه 2 (وقتی بر حسب گشتاور نوشته می شود) استفاده کرد. در بدست آوردن خیز تیر با روش انتگرال گیری بعضا استفاده از توابع تکین هم مفید واقع می شود.
یادگیری خوب مقاومت مصالح: برای اینکه دانشجو بتواند درس مقاومت مصالح را به خوبی یاد بگیرد باید در مرحله اول سعی کند مباحث استاتیک را برای خودش بهتر جا بیندازد و استاتیک را بهتر یاد بگیرد. چون همانطور که گفته شد در تمام مسائل کم و بیش محاسبات استاتیکی لازم است. تعریف تنش همان نیرو بر سطح است. در قطعه ای که باید تنش محاسبه شود باید ابتدا نیروی موجود در عضو یا قطعه محاسبه گردد و با تقسیم آن بر سطح تنش بدست آید. حال خود نیرو باید از کجا محاسبه شود؟ در بسیاری از مواقع از معادلات تعادل استاتیک نیرو محاسبه می گردد و بر سطح تقسیم می شود تا تنش بدست آید. لزوم بلد بودن استاتیک از اینجا به صورت کامل مشخص است.
شرکت در کلاس های دانشگاه به صورت فعال و منظم در طول ترم، انجام تمرین و حل مسائل با تامل و تفکر روی آنها، استفاده از کلاس های خصوصی در صورت لزوم و اهمیت دادن به درس در طول ترم و وقت گذاشتن برای آن می تواند موارد حائز اهمیت باشد. رفع اشکالاتی که در درس استاتیک دارید هم می تواند به یادگیری بهتر مقاومت مصالح کمک کند. این دروس دروسی هستند که باید برای آنها وقت گذاشت و تمرینات را مورد بررسی و تحلیل قرار داد. چنین دروسی نه حفظ کردنی هستند و نه فرمول های خیلی زیادی دارند. برای یادگیری بهتر مقاومت مصالح باید سر فرصت تمرینات آن را مورد بررسی قرار دهید و راه حل ها را یاد بگیرید. مطالعه این درس را به ایام امتحانات موکول نکنید.
روش دیگری هم برای بدست آوردن خیز تیر وجود دارد که در آن بارگذاری کلی اعمال شده به تیر را به حالتهای ساده تر تجزیه می کنیم و برای هر حالت ساده خیز تیر را بدست می آوریم و در نهایت نتایج را با هم جمع می کنیم تا خیز تیر برای مسئله اصلی بدست آید. البته استفاده از این روش محدودیتهایی هم دارد. به عنوان مثال باید در ناحیه الاستیک قرار داشته باشیم و در عین حال تغییر شکلها کوچک باشد. استفاده از روش بر هم نهی و یا سوپرپوزیشن برای محاسبه خیز تیر می تواند سریعتر ما را به جواب برساند. اما در این روش معمولا خیز تیر را برای نقطه ای که ماکزیمم خیز را دارد بدست می آوریم و مانند روش انتگرال گیری این طور نیست که با استفاده از ان بتوانیم خیز تیر را برای هر نقطه ای محاسبه نمائیم. به عبارت دیگر این روش سریعتر ما را به جواب می رساند ولی معمولا برای نقاط خاصی از تیر استفاده می شود. در شکل زیر استفاده از روش بر هم نهی برای محاسبه خیز تیر نشان داده شده است.