Οδηγίες από έναν Πολιτικό Μηχανικό σε έναν νέο Πολιτικό Μηχανικό

[Ροδοπουλος]

Να μερικές "πραγματικότητες":

 

Ένα πείραμα που ακόμη και σήμερα παρουσιάζει ενδιαφέρον είναι η μέτρηση της κατανομή της τροπής (ε) σε ένα δοκίμιο σκυροδέματος που υπόκειται σε καθαρή θλίψη. Μολονότι θεωρούμε το υλικό ομογενές, συνεχές και ελαστικό, η πραγματικότητα είναι άλλη. Για φορτία αρκετά χαμηλότερα του ορίου θραύσης η τροπή δεν ισοκατανέμεται. Πολύ πριν το όριο θραύσης, υπάρχουν περιοχές όπου τοπικά η τροπή εξισώνεται με την βράχυνση του ορίου θραύσης.

 

Ακριβώς και ακόμα περισσότερο αυτό γίνετε στον χάλυβα. Να το εξηγήσω.

 

Hall-Petch

 

http://www.ami.ac.uk/courses/topics/0122_mos/index.html

 

η εξίσωση μας λέει οτι το τοπικό όριο διαρροής ενός κόκκου εξαρτάται απο το μεγεθός του. Μεγάλος κόκκος μικρό μέγεθος διαρροής και αντίστροφα. Η κρυσταλλική δομή ενός χάλυβα ή άλλου κράματος δεν είναι συμμετρική. παρουσιάζει διαφορετικά μεγέθοι κόκκου και διαφορετικούς προσανατολισμούς. Οι προσανατολισμοί δημιουργούν διατμητικές Schmid's Law

 

http://www.doitpoms.ac.uk/tlplib/slip/slip_geometry.php

 

στην πραγματικότητα δεν υπάρχουν ΠΟΤΕ αξονικές τάσεις αυτό είναι ανακάλυψη για να βοηθήσουμε τον απλό κόσμο να ορίσει την τάση P/A. Πάμε λοιπόν σε ένα πείραμα εφελκυσμού. Μιλάω εδω για φορτίο και μετατόπιση (οι όροι τάση και παραμόρφωση είναι υβριδικοί και δεν ορίζονται φυσικά - δεν μπορούμε να τους μετρήσουμε αλλα να τους εξάγουμε). Βέβαια επειδή σαν Πολ. Μηχ είναι σχετικά δύσκολα θέματα θα συνεχίσω με την τάση και παραμόρφωση. Ας πούμε οτι παίρνουμε μια ράβδο οπλισμού και την φορτίζουμε ας πούμε στα 100MPa εδω θεωρούμε οτι δεν έχουμε πλαστική παραμόρφωση. Αυτό είναι λάθος διότι κάποιοι κόκκοι θα έχουν υποστεί πλαστική παραμόρφωση (ορίζετε σαν την παραγωγή καταναγκασμών).

 

http://en.wikipedia.org/wiki/Dislocation

 

Οι κόκκοι αυτοί δεν είναι μόνο αυτοί που εχουν μεγάλο μέγεθος αλλα και αυτοί που γειτνιάζουν με αυτούς αφου θα υποστούν τις γεωμετρικές αλλαγές τους. Εχουμε την ανάπτυξη λοιπόν παραμένουσων τάσεων για να έχουμε ισσοροπία. Το φαινόμενο συνεχίζετε με την αύξηση της φόρτισης (περισσότεροι κόκκοι, κλπ). Πάμε τώρα στο σημείο που θεωρούμε οτι έχουμε διαρροή. Eδω αυτό που γίνετε είναι οτι οι κόκκοι που έχουν υποστεί πλαστική παραμόρφωση είναι τόσοι πολλοί που δεν μπορούν να βρούν εσωτερική ισορροπία με αποτέλεσμα να έχουμε εξωτερική ή μακροσκοπική (γεωμετρικά φαινόμενα / ροπές αδράνειας / ) προσπαθούν να φέρουν το σύστημα σε ισορροπία. προσέξτε οτι το μέτρο ελαστικότητας έχει πλέον πέσει και μην ξεχνάτε οτι έχει να κάνει με τους μεταλλικούς δεσμούς.

[AlexisPap]

Πες τα βρε Ροδόπουλε! Δυστυχώς αυτά τα ζητήματα είναι τόσο παραγνωρισμένα... Έχει εδραιωθεί η αντίληψη ότι οι τάσεις είναι οντότητα πραγματική, ότι η ελαστικότητα και η ομοιογένεια είναι έννοιες που υπάρχουν στην φύση! Μπορεί η θεώρηση της αλληλεπίδρασης μεταξύ κρυστάλλων να είναι μακριά από την καθημερινή πρακτική του πολιτικού μηχανικού, είναι όμως η βάση για την σύγχρονη θεωρεία της αντοχής των υλικών... Σε τελική ανάλυση μας αφορά όλους.

[Ροδοπουλος]

αλέξη

 

την στιγμή που οι Πολ. Μηχ. έχουν στα χέρια ενα όπλο σαν τα πεπερασμένα στοιχεία είναι αδιανόητο για μένα να μην ξέρουν αντοχή και βασικές αρχές ή να βλέπουν την δυναμική χωρίς αντοχή. Ειδικότερα τώρα που οι μεταλλικές αποκτούν τόσο βάθος.

[terry]

Δεν διαφωνω με αυτα που λετε...

Αλλα τον ΠΜ τον ενδιαφερει η μακροσποπικη συμπεριφορα και οχι η μικροσκοπικη..

Δεν μπορεις σε καθε μελετη να πας τοσο βαθια...και κατ'εμε δεν εχει και κανενα νοημα...

Ισως σε μια 15ετια να εχουν εξελιχθει τοσο πολυ τα λογισμικα που να μπορεις να εισαγεις και δεδομενα σε βαθμος κρυσταλλικης δομης, επισης πιθανοτικα χαρακτηριστικα του υλικου (πχ τι πιθανοτητα εχω ο χαλυβας να ειναι 500Μρα), πιθανοτικα χατακτηριστικα σκυροδεματος αναλογα με τη μοναδα παραγωγης, την αποσταση απο το εργοταξιο, τις περιβαλλοντικες συνθηκες... Και το λογισμικο να σου λεει..... "Εχεις πιθανοτητα 10% να παθεις βλαβη απο σεισμο τοσο στη Δ1.." και παει λεγοντας....

 

Ειναι καλο να γνωριζουμε αντοχη υλικων, αλλα μεχρι που... Και τα πεπερασμενα δεν ειναι ενα εργαλειο θα το χρησιμοποιησεις παντου....Σε σηνηθεις ή μικρες κατασκευες δεν εχει κανενα νοημα να μπεις στον κοπο γτ η αοποιαδηποτε οικονομια θα εναι τς ταξης μερικων κμ σκυροδεματος και μερικων κιλων χαλυβων...Ακομα και σε εξεζητημενες κατασκευες, πολυπλοκες αναλυσεις γινονται μονο σε τμημα της κατασκευης και οχι σε ολη την κατασκευη....

[AlexisPap]

Δεν πρόκειται ποτέ, όσο κι αν εξελιχθούν τα λογισμικά, να περάσει η μελέτη σε επίπεδο... κβαντομηχανικής. Όμως, η πραγματικότητα μας αφορά πάντα. Η γνώση αυτών των στοιχείων είναι που δίνει νόημα σε κανονιστικές διατάξεις. Η γνώση αυτών των στοιχείων είναι που μας κρατάει σε εγρήγορση σε ο,τι αφορά στις παραδοχές του μοντέλου μας. Πχ, τι θα πει να ελέγξεις ένα μέλος με κυκλική οπή και ένα με τετράγωνη. Για τους πολλούς είναι το ίδιο πράγμα...

 

Αυτά δεν είναι καινούργια πράγματα. Η ανεπάρκεια των κριτηρίων αστοχίας τύπου Tresca είχε γίνει φανερή από τον 19ο αιώνα, όταν οι ατμολέβητες ανατινάζονταν "χωρίς λόγο". Πριν τον πρώτο παγκόσμιο πόλεμο ήταν γνωστό ότι η ανωμαλία στην μικροδομή επηρεάζει τον μηχανισμό αστοχίας. Είναι διάσημη η αντιμετώπιση του προβλήματος -ελλείψει υπολογιστών και σύγχρονων θεωριών- με την εισαγωγή "ανωμαλίας μεγάλης κλίμακας". Κατά τον μεσοπόλεμο η αντοχή των υλικών ήταν επιστημονικός κλάδος θεμελιωμένος στην μελέτη της κρυσταλλικής δομής. Κινητήρες σαν τον Wright R-3350 μπόρεσαν να κατασκευαστούν χάρη σε αυτή την γνώση. Η αντοχή των υλικών είναι απέραντη. Τα θέματα αυτά απασχολούν ακόμη και σήμερα τους ερευνητές, συνεχώς γίνονται νέες δημοσιεύσεις πάνω σε αυτά τα θέματα.

[terry]

Ναι συναδελφε συμφωνω.....

Ολα τα κανονιστικα κειμενα, οι φορμουλες, οι συντελεστες ασφαλειας πηγαζουν απο την επιστημη της αντοχης των υλικων....

 

Πρεπει να ειμαστε γνωστες των υλικων και της συμπεριφορας τους. Αλλα η πραγματικη συμπεριφορα των κατασκευων δεν εξαρταται μονο απο την κατανομη των μοριων στο κρυσταλλικο πλεγμα του χαλυβα τη στιγμη που για την κατανομη των φορτιων στην δοκο χρησιμοποιουμε τα γνωστα τραπεζια ή τα τοιχωματα 3μ τα προσομοιωνουμε με ραβδωτα στοιχεια και ακαμπτες αποληξεις...

 

Αυτο θελω να σου πω... Το θεμα του παροντος εχει να κανει με πιο χειροπιαστα πραγματα....

[AlexisPap]

Προφανώς, σκοπός της αναφοράς δεν ήταν η μονομέρεια. Αλλά η σημασία των παραδοχών. Είτε αφορούν στην αντοχή, είτε στα φορτία και τις δράσεις, είτε στις μεθόδους ανάλυσης. Γιαυτό ο πολιτικός μηχανικός είναι επιστήμων, επειδή έχει επίγνωση όλων αυτών των ζητημάτων.

[Ροδοπουλος]

Η επιστήμη των υλικών είναι αυτή που δημιούργησε την αντοχή. Δείτε πως το Schmid's Law συνδέει το Ε με το G. Το όπλο του ΠΜ είναι το σκυρόδεμα. Σαν υλικό δεν είναι ομοιογενές αντίθετα περιέχει πολλά κενά δομής με αποτέλεσμα να ρηγματώνει σχετικά εύκολα. Αυτό είναι η βασική αρχή των συντελεστών ασφαλείας.

[sundance]

ξεφυγε τελειως η κουβεντα...

[jackson]

ξεφυγε τελειως η κουβεντα...

 

Σωστόοοοος...τον απογοητεύσαμε το νέο μηχανικό...