La carga de una pieza de material es una función multivariable. Puedo pensar en algunos de ellos y puede que haya otros.
1-La posición, dirección, área y distribución de la carga aplicada, etc. La distribución de tensiones en el punto de aplicación es crucial.
2-La amplitud, frecuencia, duración y factor de forma de la función de carga si la carga no es estática. Hay tablas que dan la relación entre la carga de carga estática y dinámica de los materiales en diversas condiciones.
3-La forma y detalles del material de la pieza bajo carga. Esto decide la distribución del estrés dentro de la pieza.
4-El tipo de soporte de la pieza bajo carga. Cuanto más apoyo tenga, más fuerte se volverá la pieza, si se elige correctamente.
5-Los diferentes materiales tienen diferentes resistencias en tensión, compresión y corte. Uno puede jugar en esto para obtener la fuerza óptima. Un buen ejemplo de esto es el uso de varillas de acero para fortalecer las columnas y vigas de hormigón. Se ve que las varillas de acero cambian de posición hacia arriba y hacia abajo en una viga para encargarse de las tensiones de tensión, que el hormigón puede fallar en la tensión más pequeña. Además, si tiene una carga impactante, vale la pena llevar material cerca del punto de aplicación para hacer que esa parte sea más un resorte que pueda absorber la energía del impacto.
La guía en todo esto son los valores de estrés puntuales, o la distribución del estrés. Una pieza de material falla en un punto si la tensión en ese punto excedió la capacidad de soporte de ese material … en compresión, tensión o cizallamiento. La falla en un punto podría comenzar una grieta y hacer que los puntos seguros hasta ahora también fallen.
La fuerza de la materia en un punto proviene, como sabemos, de las fuerzas eléctricas entre las moléculas y de cómo están organizadas. Esto es lo que hace que el diamante sea muy bueno en compresión, tensión, pero no corte, por ejemplo. También es lo que hace que el diamante en polvo sea bueno en compresión pero con capacidad cero en tensión, y el grafito es muy fácil de cortar, mientras que el diamante es todo lo contrario. También es lo que hace que las fibras de carbono tengan las propiedades que tienen, cuando en todos los ejemplos anteriores, el material es solo carbono C.
Cómo encontrar distribuciones de estrés … bueno, esta es la industria de hoy en día … use la computadora y un software para hacer las predicciones, luego cambie lo que quiera y verifique nuevamente. O incluso podría usar un buen software de optimización de forma para decirle cómo cambiar para obtener el óptimo … Me fascina mirar los diseños de sillas modernas, por ejemplo, cuán delgados y elegantes son, en comparación con las viejas sillas de madera, algunas de los cuales ni siquiera se puede levantar. Vi algunos como estos en un bar en la antigua Bagdad y pregunté por qué mantienen estas sillas súper pesadas hasta ahora … dijo el asistente; para evitar que los clientes los arrojen a altas horas de la noche.