Działanie mechaniczne

Działanie mechaniczne jest pojęciem używanym w mechanice stosowanej do opisania wszystkich zjawisk powodujących ruch lub odkształcenie. Koncepcja ta łączy pojęcia siły i momentu obrotowego używane w mechanice ogólnej.

Aby przedstawić działania mechaniczne, często używany jest torsor działania, który jest odczuwalny poprzez efekt statyczny lub dynamiczny.

Klasyfikacja oddziaływań mechanicznych

Podobnie jak siły, możemy podzielić działania mechaniczne na dwie duże rodziny:

• działania na odległość: ciężar i siły elektromagnetyczne  ;
• działania kontaktowe, wynikające z kontaktu między dwoma obiektami, którymi mogą być:
  • sporadyczne: możemy uznać, że akcja rozgrywa się w punkcie,
  • równomiernie rozłożone (równomierny nacisk, równomiernie rozłożone obciążenie),
  • rozłożone nierównomiernie (obciążenie rozłożone liniowo lub bardziej złożone).

Przykłady działań kontaktowych

Działanie dotykowe może odpowiadać sile, tak jest na przykład w przypadku nacisku lub trakcji: przedmiot 1 zostaje umieszczony na przedmiocie 2, w punkcie styku A, 1 wywiera siłę na podporę 2 równą jego wadze . W mechanice stosowanej siłę tę odnotowuje się

W→1->2{\ displaystyle {\ vec {\ mathrm {A}}} _ {1-> 2}}.

Graficznie reprezentujemy tę siłę za pomocą strzałki, której koniec znajduje się w punkcie styku między 1 a 2, w punkcie przyłożenia działania mechanicznego (w przeciwieństwie do mechaniki ogólnej, w której jest to początek wektora siły, który jest umieszczony w punkcie podanie).

Zgodnie z zasadą wzajemnego działania część 2 wywiera również nacisk na 1, który jest równy i przeciwny do działania 1 na 2:

W→1->2=-W→2->1{\ Displaystyle {\ vec {\ mathrm {A}}} _ {1-> 2} = - {\ vec {\ mathrm {A}}} _ {2-> 1}}.

Działanie stykowe może również odpowiadać momentowi obrotowemu , tak jest na przykład w przypadku wału silnika 1 napędzającego obrotowo urządzenie 2. Modelujemy to za pomocą wektora momentu

M→1->2{\ displaystyle {\ vec {\ mathrm {M}}} _ {1-> 2}}

co jest przedstawione graficznie za pomocą podwójnej strzałki ⇒. Podobnie, urządzenie 2 wywiera rezystancyjny moment obrotowy na wał 1, i silnika

M→1->2=-M→2->1{\ Displaystyle {\ vec {\ mathrm {M}}} _ {1-> 2} = - {\ vec {\ mathrm {M}}} _ {2-> 1}}.

W przypadku problemu płaskiego wektor momentu jest zawsze prostopadły do ​​rozważanej płaszczyzny i podsumowujemy moment do liczby algebraicznej. Graficznie jest on następnie przedstawiony jako zakrzywiona strzałka ↺.

W końcu za dotknięciem może odpowiadać siła i jednoczesny moment: np. Śrubokręt wywrze siłę na śrubę w jej osi, a także moment, który spowoduje jej obrót.

Statycznie równoważne działanie mechaniczne

Rozważ dowolny punkt B. Każde działanie mechaniczne, bez względu na jego naturę (siłę i / lub moment) i punkt zastosowania, można ze statycznego punktu widzenia zastąpić działaniem mechanicznym wywieranym w B. Mówimy o działaniu równoważnym statycznie.

Pojedynczą siłę przyłożoną w A można zastąpić w B identyczną siłą związaną z momentem obrotowym równym momentowi siły w B (również zaznaczono ). Na przykład, gdy stosuje się klucz ( klucz małpy , klucz nastawny , klucza nasadowego , klucza imbusowego , ...) do dokręcania śrub , siła wywierana na końcową A ramienia; na osi B śruby powoduje to siłę, która jest kompensowana działaniem osi gwintowanej oraz moment dokręcania śruby. W→1/2{\ displaystyle {\ vec {\ mathrm {A}}} _ {1/2}}M→b(W→1/2){\ Displaystyle {\ vec {\ mathrm {M}}} _ {\ mathrm {B}} ({\ vec {\ mathrm {A}}} _ {1/2})}M→W→1/2/b{\ Displaystyle {\ vec {\ mathrm {M}}} _ {{\ vec {\ mathrm {A}}} _ {1/2} / \ mathrm {B}}}

Pojedynczą parę ćwiczącą w punkcie A można zastąpić jedną identyczną parą w punkcie B. M→1/2{\ displaystyle {\ vec {\ mathrm {M}}} _ {1/2}}

Jeśli mamy kombinację siły i momentu obrotowego, statycznie równoważne działanie w B jest po prostu sumą działania równoważnego samej sile i działaniu równoważnemu samemu momentowi obrotowemu.

Torsor działanie jest ulubionym narzędziem do czynienia z tym pojęciem statycznie równoważne działanie mechaniczne. Rzeczywiście, torsor reprezentuje działanie części 1 na część 2 i polega na zapisaniu w dowolnym punkcie B współrzędnych wektora siły i wektora momentu statycznie równoważnego działania; mówi o „redukcji torsora w punkcie B”. {T1/2}{\ displaystyle \ {{\ mathcal {T}} _ {1/2} \}}

Wynikające z działań mechanicznych

Uwaga Pojęcie to różni się od wypadkowej torsora.

Jeśli część zostanie poddana kilku zewnętrznym działaniom mechanicznym, działania te można zastąpić pojedynczym działaniem mechanicznym, zwanym wypadkową. Z analitycznego punktu widzenia wybieramy punkt obiektu i przykładamy do niego sumę sił oraz sumę momentów (par i momentów sił w tym miejscu). Sprowadza się to do sumy torsorów.

Jeśli suma sił wynosi zero, to wypadkową jest para. W przeciwnym razie możemy znaleźć taki punkt, że wypadkowa jest pojedynczą siłą działającą w tym miejscu, która jest sumą rozważanych sił. Możemy uzyskać ten punkt graficznie:

• jeśli siły są zbieżne, jest to punkt zbieżności linii działania;
• w przeciwnym razie możemy zbudować ten punkt metodą dynamiczną i kolejkową .

Doskonałe działanie kontaktowe

Połączenia mechaniczne między częściami są często modelowane za pomocą pojęcia „doskonałego połączenia” (prosta geometria kontaktu, części nieodkształcalne, brak tarcia, regulacja bez luzu). Jest zatem jedenaście elementarnych wiązań.

Charakter połączenia między częścią 1 a częścią 2 określa rodzaj mechanicznego działania, jakie mogą one wywierać na siebie nawzajem; są to przenoszone oddziaływania mechaniczne (TMA). Na przykład, jeśli kontakt jest zsumowany w punkcie, na przykład część 1 jest kulą, a część 2 jest płaszczyzną, możemy wywierać siłę tylko prostopadle do punktu podparcia.

Zobacz też

Powiązany artykuł

• Połączenie (mechaniczne)

<img src="https://fr.wikipedia.org/wiki/Special:CentralAutoLogin/start?type=1x1" alt="" title="" width="1" height="1" style="border: none; position: absolute;">