ठोस यांत्रिकी

ठोस यांत्रिकी (ठोसों की यांत्रिकी के रूप में भी जाना जाता है) सातत्य यांत्रिकी की शाखा है जो ठोस पदार्थों के व्यवहार का अध्ययन करती है, विशेष रूप से बलों, तापमान परिवर्तन, चरण परिवर्तन और अन्य बाहरी या आंतरिक एजेंटों की कार्रवाई के तहत उनकी गति और विरूपण का अध्ययन करती है।

ठोस यांत्रिकी सिविल, एयरोस्पेस, परमाणु, बायोमेडिकल और मैकेनिकल इंजीनियरिंग, भूविज्ञान और भौतिकी और रसायन विज्ञान की कई शाखाओं जैसे सामग्री विज्ञान के लिए मौलिक है।[1] इसके कई अन्य क्षेत्रों में विशिष्ट अनुप्रयोग, जैसे जीवित प्राणियों की शारीरिक रचना को समझना, और दंत कृत्रिम अंगों और शल्य चिकित्सा प्रत्यारोपण के डिजाइन हैं। ठोस यांत्रिकी के सबसे आम व्यावहारिक अनुप्रयोगों में से एक यूलर-बर्नौली बीम समीकरण है। सॉलिड मैकेनिक्स तनाव, तनाव और उनके बीच संबंधों का वर्णन करने के लिए बड़े पैमाने पर टेंसर का उपयोग करता है।

स्टील, लकड़ी, कंक्रीट, जैविक सामग्री, कपड़ा, भूवैज्ञानिक सामग्री और प्लास्टिक जैसी ठोस सामग्रियों की विस्तृत श्रृंखला उपलब्ध होने के कारण ठोस यांत्रिकी एक व्यापक विषय है।

मौलिक पहलू

एक ठोस एक ऐसी सामग्री है जो प्राकृतिक या औद्योगिक प्रक्रिया या कार्रवाई के दौरान किसी निश्चित समय के पैमाने पर पर्याप्त मात्रा में कतरनी बल का समर्थन कर सकती है। यह वह है जो तरल पदार्थों से ठोस पदार्थों को अलग करता है, क्योंकि तरल पदार्थ भी सामान्य बल ों का समर्थन करते हैं जो उन बलों को भी हैं जो सामग्री विमान के लिए लंबवत निर्देशित होते हैं, जहां से वे कार्य करते हैं और सामान्य तनाव उस भौतिक विमान के प्रति यूनिट क्षेत्र में सामान्य बल है। सामान्य बलों के विपरीत कतरनी बल, सामग्री विमान के लंबवत के बजाय समानांतर कार्य करते हैं और प्रति यूनिट क्षेत्र में कतरनी बल को कतरनी तनाव कहा जाता है।

इसलिए, ठोस यांत्रिकी कतरनी तनाव, विरूपण और ठोस पदार्थों और संरचनाओं की विफलता की जांच करता है।

ठोस यांत्रिकी में शामिल सबसे आम विषयों में शामिल हैं:

1. 'संरचनाओं की स्थिरता' - यह जांचना कि क्या संरचनाएं किसी दिए गए संतुलन पर वापस आ सकती हैं या अशांति या आंशिक/पूर्ण विफलता के बाद
2. 'डायनेमिक सिस्टम एंड अराजकता' - यांत्रिक प्रणालियों के साथ उनकी दी गई प्रारंभिक स्थिति के प्रति अत्यधिक संवेदनशील
3. 'थर्मोमैकेनिक्स' - ऊष्मप्रवैगिकी के सिद्धांतों से प्राप्त मॉडल के साथ सामग्री का विश्लेषण करना
4. 'जैव यांत्रिकी ' - जैविक सामग्री पर लागू ठोस यांत्रिकी उदा। हड्डियां, दिल का ऊतक
5. 'जियोमैकेनिक्स' - सॉलिड मैकेनिक्स ने भूवैज्ञानिक सामग्री पर लागू किया। बर्फ, मिट्टी, चट्टान
6. 'ठोस और संरचनाओं का कंपन' - कंपन कणों और संरचनाओं से कंपन और तरंग प्रसार की जांच
7. 'फ्रैक्चर और क्षति यांत्रिकी' - ठोस पदार्थों में दरार -विकास यांत्रिकी से निपटना
8. 'समग्र सामग्री' - ठोस यांत्रिकी एक से अधिक यौगिक से बनी सामग्रियों पर लागू होती है। फाइबर-प्रबलित प्लास्टिक , प्रबलित कंक्रीट , फाइबर ग्लास
9. 'वैरिएशनल फॉर्मूलेशन एंड कम्प्यूटेशनल मैकेनिक्स' - ठोस यांत्रिकी की विभिन्न शाखाओं से उत्पन्न होने वाले गणितीय समीकरणों के लिए संख्यात्मक समाधान उदा। परिमित तत्व विधि | परिमित तत्व विधि (FEM)
10. 'प्रायोगिक यांत्रिकी' - ठोस पदार्थों और संरचनाओं के व्यवहार की जांच करने के लिए प्रयोगात्मक तरीकों का डिजाइन और विश्लेषण

कॉन्टिनम मैकेनिक्स के लिए संबंध

जैसा कि निम्नलिखित तालिका में दिखाया गया है, ठोस यांत्रिकी निरंतर यांत्रिकी के भीतर एक केंद्रीय स्थान पर निवास करता है।रियोलॉजी का क्षेत्र ठोस और द्रव यांत्रिकी के बीच एक ओवरलैप प्रस्तुत करता है।

Continuum mechanics The study of the physics of continuous materials	Solid mechanics The study of the physics of continuous materials with a defined rest shape.	Elasticity Describes materials that return to their rest shape after applied stresses are removed.
		Plasticity Describes materials that permanently deform after a sufficient applied stress.	Rheology The study of materials with both solid and fluid characteristics.
	Fluid mechanics The study of the physics of continuous materials which deform when subjected to a force.	Non-Newtonian fluid Do not undergo strain rates proportional to the applied shear stress.
		Newtonian fluids undergo strain rates proportional to the applied shear stress.

प्रतिक्रिया मॉडल

एक सामग्री का एक आराम आकार होता है और इसका आकार तनाव के कारण बाकी आकार से दूर हो जाता है। बाकी आकार से प्रस्थान की मात्रा को विरूपण (यांत्रिकी) कहा जाता है, मूल आकार के विरूपण के अनुपात को तनाव कहा जाता है। यदि लागू तनाव पर्याप्त रूप से कम है (या लगाए गए तनाव काफी छोटा है), तो लगभग सभी ठोस पदार्थ इस तरह से व्यवहार करते हैं कि तनाव तनाव के लिए सीधे आनुपातिक है; अनुपात के गुणांक को लोच का मापांक कहा जाता है। विरूपण के इस क्षेत्र को रैखिक रूप से लोचदार क्षेत्र के रूप में जाना जाता है।

कम्प्यूटेशन में आसानी के कारण, ठोस यांत्रिकी में विश्लेषकों के लिए रैखिक सामग्री मॉडल का उपयोग करना सबसे आम है। हालांकि, वास्तविक सामग्री अक्सर गैर-रैखिक व्यवहार को प्रदर्शित करती है। चूंकि नई सामग्रियों का उपयोग किया जाता है और पुराने लोगों को उनकी सीमाओं पर धकेल दिया जाता है, गैर-रैखिक सामग्री मॉडल अधिक सामान्य होते जा रहे हैं।

ये बुनियादी मॉडल हैं जो बताते हैं कि एक ठोस एक लागू तनाव के लिए कैसे प्रतिक्रिया करता है:

1. लोच (भौतिकी) - जब एक लागू तनाव को हटा दिया जाता है, तो सामग्री अपनी अवांछनीय स्थिति में लौटती है। रैखिक रूप से लोचदार सामग्री, जो लागू लोड के आनुपातिक रूप से विकृत हो जाती हैं, को हुक के कानून जैसे रैखिक लोच समीकरणों द्वारा वर्णित किया जा सकता है।
2. viscoelasticity - ये ऐसी सामग्री हैं जो इलास्टिक रूप से व्यवहार करते हैं, लेकिन इसमें घर्षण भी होता है: जब तनाव को लागू किया जाता है और हटा दिया जाता है, तो काम को भिगोना प्रभावों के खिलाफ किया जाता है और तनाव -स्ट्रेन में हिस्टैरिसीस पाश के परिणामस्वरूप सामग्री के भीतर गर्मी में परिवर्तित हो जाता है। वक्र। इसका तात्पर्य यह है कि सामग्री प्रतिक्रिया में समय-निर्भरता है।
3. प्लास्टिसिटी (भौतिकी) - सामग्री जो आमतौर पर व्यवहार करती है, वह आमतौर पर ऐसा तब करती है जब लागू तनाव उपज मूल्य से कम होता है। जब तनाव उपज तनाव से अधिक होता है, तो सामग्री प्लास्टिक रूप से व्यवहार करती है और अपनी पिछली स्थिति में नहीं लौटती है। यही है, उपज के बाद होने वाली विरूपण स्थायी है।
4. विस्कोप ्लास्टी - विस्कोलेसिटी और प्लास्टिसिटी के सिद्धांतों को जोड़ती है और जैल और कीचड़ जैसी सामग्रियों पर लागू होती है।
5. थर्मोइलास्टिक - थर्मल प्रतिक्रियाओं के साथ यांत्रिक का युग्मन है। सामान्य तौर पर, थर्मोलेस्टिकिटी उन स्थितियों के तहत लोचदार ठोस पदार्थों से संबंधित है जो न तो इज़ोटेर्मल हैं और न ही एडियाबेटिक हैं। सबसे सरल सिद्धांत में फूरियर का हीट कंडक्शन का नियम शामिल है, जैसा कि शारीरिक रूप से अधिक यथार्थवादी मॉडल के साथ उन्नत सिद्धांतों के विपरीत है।

टाइमलाइन

• 1452–1519 लियोनार्डो दा विंसी ने कई योगदान दिया
• 1638: गैलीलियो गैलीली ने पुस्तक दो नए विज्ञान प्रकाशित की, जिसमें उन्होंने सरल संरचनाओं की विफलता की जांच की

गैलिलियो गैलिली ने पुस्तक दो नए विज्ञान प्रकाशित की, जिसमें उन्होंने सरल संरचनाओं की विफलता की जांच की

• 1660: रॉबर्ट हूक द्वारा हुक का कानून
• 1687: इसहाक न्यूटन ने प्रकाशित दार्शनिक नेचुरलिस प्रिंसिपिया मैथमेटिका जिसमें न्यूटन के प्रस्ताव के प्रस्ताव शामिल हैं

आइजैक न्यूटन ने दार्शनिक प्राकृतिक दर्शन के गणितीय सिद्धांत प्रकाशित किया जिसमें न्यूटन के मोशन के नियम शामिल हैं

• 1750: यूलर -बर्नौली बीम समीकरण
• 1700–1782: डैनियल बर्नौली ने आभासी कार्य का सिद्धांत पेश किया
• 1707–1783: लियोनहार्ड यूलर ने स्तंभों के बकलिंग का सिद्धांत विकसित किया

लियोनहार्ड यूलर ने स्तंभों के buckling का सिद्धांत विकसित किया

• 1826: क्लाउड-लुइस नवियर ने संरचनाओं के लोचदार व्यवहार पर एक ग्रंथ प्रकाशित किया
• 1873: कार्लो अल्बर्टो कैस्टिग्लियानो ने अपने शोध प्रबंध इंटोर्नो एआई सिस्टेमी इलास्टिक को प्रस्तुत किया, जिसमें स्ट्रेन एनर्जी के आंशिक व्युत्पन्न के रूप में विस्थापन के लिए कास्टिग्लियानो की विधि शामिल है। इस प्रमेय में एक विशेष मामले के रूप में कम से कम काम की विधि शामिल है
• 1874: ओटो मोहर ने एक सांख्यिकीय रूप से अनिश्चित संरचना के विचार को औपचारिक रूप दिया।
• 1922: स्टीफन टिमोशेंको ने यूलर -बर्नौली बीम थ्योरी को सही किया। यूलर -बर्नौली बीम समीकरण
• 1936: हार्डी क्रॉस 'पल वितरण विधि का प्रकाशन, निरंतर फ्रेम के डिजाइन में एक महत्वपूर्ण नवाचार।
• 1941: अलेक्जेंडर हेननिकॉफ़ ने एक जाली फ्रेमवर्क का उपयोग करके विमान लोच समस्याओं के विवेकाधिकार को हल किया
• 1942: रिचर्ड कोर्टेंट | आर। कोर्टेंट ने एक डोमेन को परिमित उप -वर्गों में विभाजित किया
• 1956: जे। टर्नर, आर। डब्ल्यू। क्लो, एच। सी। मार्टिन, और एल। जे। टॉपप के पेपर पर जटिल संरचनाओं की कठोरता और विक्षेपण पर परिमित-तत्व विधि का परिचय होता है और इसे व्यापक रूप से विधि के पहले व्यापक उपचार के रूप में मान्यता प्राप्त है जैसा कि आज ही जाना जाता है

यह भी देखें

• सामग्री की ताकत - विशिष्ट परिभाषाएँ और तनाव और तनाव के बीच संबंध।
• लागू यांत्रिकी
• पदार्थ विज्ञान
• सातत्यक यांत्रिकी
• फ्रैक्चर यांत्रिकी
• प्रभाव (यांत्रिकी)

इस पृष्ठ में गुम आंतरिक लिंक की सूची

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• टकराव
• जेल

ग्रन्थसूची

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किमी: មេកានិច សូលី ដ] एसवी: hållfasthetslära]