Tugevusõpetus

Allikas: Vikipeedia
Jump to navigation Jump to search

Tugevusõpetus on teaduse ja tehnika haru, mis käsitleb arvutusmeetodeid tüüpiliste konstruktsioonielementide piisava tugevuse ja jäikuse saavutamiseks võimalikult ökonoomsel viisil[1].

Tugevusõpetuse eesmärgid[muuda | muuda lähteteksti]

Erinevad käsitletavad kehad tugevusõpetuses: a) massiiv, b) koorik, c) kooriku erijuht - plaat, d) varras

Kõik masinad ja ehitised koosnevad paljudest detailidest (elementidest). Kasutamisel taluvad detailid paratamatult mitmesuguseid koormusi. Oma ülesande täitmise käigus ei tohi nad

  1. puruneda ehk olema piisavalt tugevad;
  2. liialt deformeeruda (muuta oma kuju) ehk olema piisavalt jäigad;
  3. olla liiga kallid (küllaldane jäikus ja tugevus tuleb saavutada võimalikult väikese raha kuluga) ehk ökonoomsed.

Nende nõuete täitmiseks tehakse detailide konstrueerimisel arvutusi, mille metoodika esitatakse tugevusõpetuses.

Detaile liigitatakse mitmeti. Vastavalt detaili iseloomulike mõõtmete vahekorrale liigitatakse neid varrasteks, koorikuteks, massiivideks.

Ajalugu[muuda | muuda lähteteksti]

Tugevusõpetuse kui teaduse alguseks peetakse tinglikult 1638. aastat. Sel aastal ilmus Galileo Galilei 1564–1642 esimene tugevusküsimustele pühenda­tud trükis - Arutlused ja matemaatilised demonstratsioonid kahest uuest teadusest (Discorsi e dimostrazioni matematiche, intorno a due nuove scienze). Kaks uut teadust, mida pealkirjas mainitakse on teadus liikumatutest asjadest (s.o materjaliteadus) ja teadus liikuvatest asjades. Siin võttis Galilei kokku oma uuringud pendlist, kaldpindadest ja vabast langemisest.

Samas võib tugevusõpetuse aluseid kujundasid oma 17. sajandil töödega teadlased Robert Hooke, Edme Mariotte, Jakob Bernoulli, Johann Bernoulli. Sel ajal nägi võimaldas tugevusõpetus siiski väheseid rakendusi. Tugevusõpetuse rakenduse algperioodiks võib pidada 18. sajandit. Sel ajal polnud tugevusõpetus veel iseseisev teadus ega õppeaine, vaid inseneriteaduse koostisosa. Inseneriteaduse osana hakkasid teadmised materjali tugevusest seejuures laiemalt levima ja praktikas rakenduma. Tugevusõpetuse areng kiirenes käsikäes inseneride arvu kasvuga ja nende suurema panusega ehitustegevustes. Sel ajal ilmusid matejralide tugevuse uurijatest loodusteadlaste (Charles de Coulomb, Thomas Young) ja matemaatikute (Daniel Bernoulli, Leonhard Euler, Joseph Lagrange) kõrvale ka inseneride hulgast võrsunud teadlased. Tugevusõpetuse nimelise iseseisva teadusharu kujunemisajaks võib pidada alles 19. sajandit. Selle sajandi jooksul hakati tugevusõpetust õpetama kõikides arenenud maades. Tugevusõpetust õpetati samaaegselt loodud esimestes kõrgemates tehnika haridust andvates õppeasutustes. Arengu tõukejõududeks olid tekkinud tööstused, ehitustegevused ja uudsed taristu projektid, mis kõik nõudsid palju insenere. Tugevusõpetust arendasid sel ajal üha enam inseneri taustaga teadlased. Tuntuimad tugevusõpetust arendanud teadlased olid sel ajal Claude-Louis Navier, Adhémar Jean Claude Barré de Saint-Venant, Siméon Denis Poisson, Augustin-Louis Cauchy, Dmitri Žuravski, James Clerk Maxwell, Christian Otto Mohr. 20. sajandil eraldus teiste hulgas tugevusõpetusest elastsusteooria, ehitusmehaanika, raudbetooni tugevusõpetus. Sel ajal hakati tugevusõpetust oluliselt rohkem rakendama ka masinaehituses.[2]

Arvutuskeem tugevusõpetuses[muuda | muuda lähteteksti]

a) Detaili joonis, koos mõjuva koormusega b) Detaili arvutusskeem tugevusõpetuses.

Tugevusõpetus püüab hakkama saada lihtsa matemaatikaga, mis sunnib piirduma peamiselt varda tugevusprobleemidega. Nii nagu teisedki tehnikateadused, lihtsustab ja skematiseerib tugevusõpetus uuritavaid nähtusi. Jättes kõrvale tugevuse ja jäikuse seisukohalt väheolulised tegurid, kuid säilitades olulised, saadakse konstruktsiooni arvutusskeem.

Arvutuse objekt tugevusõpetuses on alati arvutusskeem. Tugevusõpetuses lihtsustatakse ka füüsikaliselt keerukaid omadusi. Olulise lihtsustusena loetakse aine detaili ulatuses pidevaks ning ühtlaseks.

Vaata ka[muuda | muuda lähteteksti]

Viited[muuda | muuda lähteteksti]

  1. Aleksander Klauson, Jaan Metsaveer, Priit Põdra, Uusi Raukas (2017). Tugevusõpetus. Tallinn: Tallinna Tehnikaülikooli Kirjastus. Lk 11. ISBN 9789949830480
  2. Aksel Jürgenson (1985). Tugevusõpetus. Tallinn: Valgus. Lk 4-5.