Hållfasthetslära: boktips hållfasthetslära?

Kompendiet från LU är lik den klassiska från KTH av Hans Lundh i innehåll och fokus men mindre omfattande av naturliga skäl (den har en fjärdedel så många sidor). Inget särskilt matematiskt med den bortsett från en lite mer ingående diskussion i två avsnitt. Alla civil- och högskoleingenjörer bör kunna sin analysmatematik och inget i det där kompendiet är ens särskilt avancerat. Jag vet av erfarenhet att virtuella arbetets princip är obegripligt för många men inte mer än så.

Den andra är en väldigt simpel "bok" som mer är någon slags introduktion till ämnet för de som läser mycket praktiska program så som byggteknik. Det saknas alltså ingående matematiska härledningar och fokus är på förståelse samt resultat. Jag tror Lönnelid är en högskoleingenjör som sedan blev gymnasielärare på äldre dagar.

Till frågan: Det finns hur många olika böcker som helst. Vad söker du? Detta är en mycket bra engelsk bok på ämnet solid mechanics/mechanics of materials:

R.C. Hibbeler - MoM

Speciellt eftersom uppgifterna har en tydlig verklighetsförankring där man lär sig modellera riktiga problem olikt alla svenska böcker jag någonsin sett. I de senare är nämligen alltid uppgifterna redan idealiserade i modellen. Du får ingen förståelse för hur det relaterar till verkligheten och vilka antaganden som man måste göra.

Jag skulle annars föreslå kontinuum-mekanik då hållfasthetslära är övergripande en teknisk ingenjörsdisciplin och grunderna är ganska enkla. Speciellt eftersom man approximerar små deformationer vilket gör matematiken simpel. Dynamisk analys, till exempel, kräver normalt Fourieranalys. Men, på grund av att ordo(det mesta) kan ignoreras behövs det ej.

För mer precis analys när du har verkliga, "stora deformationer" krävs kontinuum-mekanik. Zhigang Suo från Harvard har väldigt bra resurser på ämnet finit deformation:

https://imechanica.org/node/538

Annars är Rubin, Krempl och Lais intro till kontinuum-mekanik guld värd.

Tillägg: 18 jan 2022 03:32

Alltså, kolla på detta från Lönnelid-kompendiet:

Vår kära Pieter från LNU skulle förmodligen rysa i ren avsmak. 

Tillägg: 18 jan 2022 03:39

Jag hittade nu:

Detta kompendium är avsett att användas i teknologiundervisningen på gymnasieskolans tekniska linjer.

Alltså, inte riktigt menat för någon som läser teknisk fysik.

Kompendietutgivningen - Grundl. Hållf.

:)

Jag är glad att jag har alltid kunnat hålla mig långt från det svenska ingenjörsämnet "hållf".

Det närmaste jag har kommit är laborationer för att mäta dragprovskurvor, spänning som funktion av töjning.

Tack så mycket för ditt svar!

Det jag letar efter är en bok motsvarande Hans Lundhs svenska lärobok (kursen går igenom hela boken), jag ska gå min första och sista kurs i hållf. Helst vill jag ha den tillämpat lagd med många bilder och verklighetsförankring, annars kommer jag inte fatta syftet av kursen och bli ointresserad snabbt.

Jag fick Hans Lundhs bok igår och det verkar vara lika mattetungt som kompendiet från LU, jag visste inte att den andra boken var så praktiskt lagd (relativt sett).

Jag ska kolla in Hibbeler, men jag förstod inte det sista du skrev angående kontinuummekanik?

Jag fattar inte hur jag ska söka på engelska själv för det verkar inte finnas så mycket på svenska. Enligt wikipedia heter det strength of materials, men det låter lite snävt och lite konstigt.

Och det är inte så att du har lust att skriva nåt inspirerande om det här ämnet...? Den här kursen är om jag gissar rätt den jag gillar minst i hela teknisk fysik, den är 9hp och boken 400 sidor, jag blir så otaggad och känner hopplöshet. Jag kommer inte välja någon master som har med hållf att göra.

Jag har haft fel förrut om vilka kurser jag trodde att jag skulle ogilla, tex statistikkursen, mekanik 1&2 kurserna, men hållf känns osannolikt att jag ändrar uppfattning om, det är så extremt tillämpat, så orelaterat till allt jag gillar. Det känns som att det ska vara en tröst att det verkar innehålla en hel del matte, men det gör mig bara förvirrad om vad det är jag läser, jag vill gärna hålla isär det jag gillar och ogillar, typ... Inför de flesta kurser har jag skummat igenom kursboken på förhand och kanske frågat äldre vänner eller lärare om kursen, men pga rent ointresse har jag inte gjort någondera inför hållf och nu känns det som att jag är inslängd i en storm av hagel.

Qetsiyah skrev:

Tack så mycket för ditt svar!

Det jag letar efter är en bok motsvarande Hans Lundhs svenska lärobok (kursen går igenom hela boken), jag ska gå min första och sista kurs i hållf. Helst vill jag ha den tillämpat lagd med många bilder och verklighetsförankring, annars kommer jag inte fatta syftet av kursen och bli ointresserad snabbt.

Jag kan verkligen rekommendera Hibbelers bok i så fall. Den påminner mycket om Meriam och Kraiges eller Apazidis böcker i design, disposition och upplägg.

Jag fick Hans Lundhs bok igår och det verkar vara lika mattetungt som kompendiet från LU, jag visste inte att den andra boken var så praktiskt lagd (relativt sett).

Jag ogillar Hans Lundhs bok mycket. Den är väldigt tråkig.

Jag ska kolla in Hibbeler, men jag förstod inte det sista du skrev angående kontinuummekanik?

Vilket? I stort försökte jag nog iterera en sak jag nämnt flera gånger:

"Hållfasthetslära är strikt en förenkling och approximation som genom olika snillrika ingenjörstekniker försöker lösa komplexa problem effektivt."

Detta gör att man tyvärr ofta måste konservativt överdimensionera för att approximationen skapar en naturlig osäkerhet hos dina gissningar. Således introduceras saker som säkerhetsfaktorer där en kedja av stål konstrueras så att den är två eller tre gånger så stark som erforderlig styrka skulle kräva.

När du sysslar med precis vetenskap kan man däremot inte vara så vidlyftig. Exempelvis framställning av nanostrukturer och förutsägelser kring deras egenskaper. Både tillverkning, metrik och tillämpning kräver alla en skyhög nivå av precision. 

Men, detta är inte vad tråden handlade om så jag inser nu att det var ganska så off-topic. 

Jag fattar inte hur jag ska söka på engelska själv för det verkar inte finnas så mycket på svenska. 

För att söka på engelska själv skulle jag lära mig termerna i Hibbelers bok först. Använd den som referens och uppslag. Håll en akademisk Engelsk-Svensk teknisk ordlista med fokus på maskinteknik vid sidan som du kan utgå ifrån också.

Svenska resurser online är främst De mechanica och diverse PDF:er från olika svenska universitet som släppts från Deep Web. Jag har nu insett att flera av mina inlägg här på PA tyvärr blivit förstahands-resurser för studenter som läser hållfasthetslära.

Enligt wikipedia heter det strength of materials, men det låter lite snävt och lite konstigt.

Mechanics of Materials, Mechanics of Solids, Strength of Materials, Solid Mechanics, Strength of Solids ... Ja, du, det är lite oklart. Allihop, kanske?

Och det är inte så att du har lust att skriva nåt inspirerande om det här ämnet...?

Jo, men det kan jag nog göra någon gång. Men, som förvarning har det i princip alltid varit så här för de som läser teknisk fysik enligt min erfarenhet. Ett knep jag använde mig av på mina räkneövningar var att försöka fokusera på den matematiska och fysikaliska bakgrunden. Exempelvis; rigoröst beskriva varför stelkroppsapproximationen fungerar i verkligheten, hur detta relaterar till en mycket användbar Greenfunktion samt hur vi från detta kan förstå vad en koncentrerad kraft i en punkt egentligen är.

Fysik för mig var alltid roligast när jag förstod varför modeller fungerade. Varför krävs inte tribologisk hantering av friktion i vissa fall när den är helt nödvändig i andra. Varför och när kan luftmotstånd försummas? Hur precis är egentligen Faradays lag och när är den giltig? Utbildningen har jag ständigt sett som en trappa där jag för varje steg upp får en bredare och bredare överblick.

När det man lär sig även kan användas för att rädda liv blev jag såld. Ta exempelvis denna händelse:

https://www.aftonbladet.se/nyheter/a/A2v3z3/kvinna-omkom-nar-gangbro-rasade-i-kil

Haveriutredningen fann att en förankringsbult brustit vilket tillåtit att bron kunde röra sig i lateralt led. Varför bulten brast försökte ett par studenter på Chalmers utreda genom denna examensuppsats:

https://odr.chalmers.se/bitstream/20.500.12380/19605/1/19605.pdf

Det är en bra uppsats men den är plågad av väldigt många väldigt förenklande antaganden. Oavsett vad visar den med signifikant säkerhet prov på att den/de som designade bron ej gjorde så med den omsorg som krävs eller att den Europastandard de följde var undermålig. Att kunna deducera något sådant genom din utbildning, driva fram och få igenom en förändring av praxis samt i slutändan rädda onödigt spill av liv skulle i min värld vara den allra högsta äran.

Jag kan sikta på att innan månadens slut försöka skriva något inspirerande.

Tillägg: 19 jan 2022 14:14

En annan mycket bra bok jag glömde nämna är gratisboken av Madukhar Vable:

Mechanics of Materials - 2nd: Madhukar Vable MTU

I slutet av varje kapitel har han lagt in ett avsnitt kallat "MoM in Action" vilket förklarar hur man kan tillämpa hållfasthetslära i praktiken. Denna bok innehåller många förklaringar på varför matematiken fungerar, hur lämplig modelleringen är osv.

Jag kan verkligen rekommendera Hibbelers bok i så fall. Den påminner mycket om Meriam och Kraiges eller Apazidis böcker i design, disposition och upplägg.

Jag ogillar Hans Lundhs bok mycket. Den är väldigt tråkig.

Ojdå, okej... Men om jag ska använda Hibblers bok som substitut så behöver jag para ihop kapitlerna, men det är svårt för ämnet är helt obekant. Vilken av böckerna är mest omfattande? Har du nån svensk engelsk ordbok typ? Här är mitt försök att para ihop kapitel:

1. Stress=spänning kap3,
2. strain =töjning kap 3&9?,
3. mechanical prop of materials = materialmodeller kap5?
4. Axial load = ???
5. torsion =vridning kap6?
6. bending =töjning töjning kap 3&9?,
7. Transverse shear =???
8. combined loadings = ?
9. stress transformation =?
10. strain transformation =?
11. Deisgn of beams and shafts, deflection of beams and shafts chap11&12=Teknisk balktoeri kap7?
12. .
13. buckling of columns =?
14. energy methods = energimetoder kap 15

Angående inspiration: mm... Det låter kul, men använder inte de i examensarbetet mycket mer avancerade saker än jag kommer lära mig i kursen (motsvarande Lundhs bok)? Vad skulle man tex kunna göra med bara det i Lundhs bok? Men det måste inte heller vara livsräddande, bara nåt från vardagen kan också vara kul, typ varför spagetti delar sig i tre bitar och inte två när man bryter den.

Jag gjorde en lek med en vän med grissinis, vi höll varsin ände (med tumme och pekfinger) och bröt den för att se vem som får den längsta biten. Jag misstänker att taktiken borde vara att hålla med pekfingret längre fram...

Qetsiyah skrev:

Har du nån svensk engelsk ordbok typ?  

Man kan använda språklänkar i Wikipedia för sådant.

Qetsiyah skrev:

Ojdå, okej... Men om jag ska använda Hibblers bok som substitut så behöver jag para ihop kapitlerna, men det är svårt för ämnet är helt obekant.

Att para ihop 1:1 är omöjligt då kurser på ämnet i USA följer helt andra flöden. Framförallt ordineras brottmekanik, utmattning och detaljerad materialrespons till mer materialtekniska kurser. Detta gör att du aldrig kan hitta en bok som är ett fullständigt substitut.

Vilken av böckerna är mest omfattande?

Hans Lundhs bok är mest omfattande och väldigt kompakt. Hibbelers bok är likt Meriam & Kraiges böcker väldigt pedagogisk med upprepningar, sammanfattningar och notiser etc.

Hans Lundhs bok har knappast något av detta. Som typiskt är för svenska böcker skrivna av torrisar är det bara stelt skrivet rakt upp och ned. Att jag inte gillar svensk kurslitteratur generellt påverkar så klart mitt omdöme här och jag kan inte vara objektiv, tyvärr.

Har du nån svensk engelsk ordbok typ?

Denna är bra som kort online-referens:

https://www.ltu.se/cms_fs/1.11225!/file/Ordlista.pdf

Denna kan du låna på KTH:

https://libris.kb.se/bib/7589947

Här är mitt försök att para ihop kapitel:

Jag skulle para ihop det omvänt då det är den svenska boken du söker substitut/referens för. Jag återkommer med det.

Angående inspiration: mm... Det låter kul, men använder inte de i examensarbetet mycket mer avancerade saker än jag kommer lära mig i kursen (motsvarande Lundhs bok)?

Man kan tro det men, nej. Det du lär dig Lundhs bok är väldigt kraftfullt. Examensarbetets tvådimensionella analys är exakt det du kommer lära dig inom teknisk balkteori (kapitel 7) och konstitutiva ekvationer (kapitel 10). De har i sin litteraturförteckning boken Byggnadsmekanik Hållfasthetslära som är en simplare och mindre omfattande bok på ämnet.

Vad skulle man tex kunna göra med bara det i Lundhs bok?

Oj... Vad skulle man kunna göra med bara Meriam & Kraiges bok? Det är så fruktansvärt mycket saker. Just utmattningsberäkning, till exempel, är ett väldigt kraftfullt verktyg som kan förutsäga livslängder och risk för haveri hos många olika konstruktioner.

Men det måste inte heller vara livsräddande, bara nåt från vardagen kan också vara kul, typ varför spagetti delar sig i tre bitar och inte två när man bryter den.

Detta kräver egentligen mer materialteknik men då man lär sig grundläggande brottmekanik och sprickbildning samt hur sprickan propagerar genom materialet kan man åtminstone resonera sig fram till hur spröda material brister. Detta innebär att man även får fram en känsla för vad så kallade anvisningar har för effekt.

Ett vanligt exempel är att jämföra storleken hos anvisningarna på blockchoklad med de på en Marabou chokladkaka:

Du kanske har tänkt på, någon gång, hur svårt det är att bryta blockchoklad. Med kunskapen du erhåller från Lundhs bok kan du förklara exakt varför ur en brottmekanisk och materialteknisk synvinkel.

Ebola skrev:

Jag skulle para ihop det omvänt då det är den svenska boken du söker substitut/referens för. Jag återkommer med det.

Right, självklart, ska se om det är enklare att para ihop omvänt...

Man kan tro det men, nej. Det du lär dig Lundhs bok är väldigt kraftfullt. Examensarbetets tvådimensionella analys är exakt det du kommer lära dig inom teknisk balkteori (kapitel 7) och konstitutiva ekvationer (kapitel 10). De har i sin litteraturförteckning boken Byggnadsmekanik Hållfasthetslära som är en simplare och mindre omfattande bok på ämnet.

Så kul! Jag brukar titta på gamla tentor för att få ett hum om vad jag kan göra efter en kurs men i denna kurs var de ganska tråkiga.

Angående chokladkakor: hmm... Men är det inte självklart att djupare anvisning är enklare att bryta? Dock så är min upplevelse att blockchoklad förutom att vara svårare att bryta också att de bryts fel (bryts inte längs med strecken).

En allmän fråga: vad är gränsen för hur små skalor som teorier från hållf gäller? Vad händer om jag vill betrakta ett protein som en...balk?

Edit: jag märkte precis att kapitlerna och underkapitlerna är väldigt korta, de flesta är bara 0-5 sidor! Vad är det med det här ämnet som gör att det går att göra så specifika och korta indelningar...?

Qetsiyah skrev:

Angående chokladkakor: hmm... Men är det inte självklart att djupare anvisning är enklare att bryta? Dock så är min upplevelse att blockchoklad förutom att vara svårare att bryta också att de bryts fel (bryts inte längs med strecken).

Exakt på grund av de mindre anvisningarna bryts inte blockchoklad lika ofta längs med strecken. Huruvida det är självklart eller ej är inte särskilt viktigt då det handlar om att förstå varför. Detta leder nämligen till förståelsen att vid en anvisning av denna typ kommer du få en extrem spänningsökning. Detta är varför chokladkakan blir lättare att bryta just där. Vi får således en elementär förståelse för något som kallas konstruktiv design vilket avslöjar att rätvinkliga hörn, även om snygga, kanske inte är en så bra idé. Bättre är om vi rundar av dem lite.

Fundera hursomhelst på, eftersom det ändå är så självklart, hur denna anvisningskänsligheten förklarar varför flygplansfönster är runda.

typ varför spagetti delar sig i tre bitar och inte två när man bryter den.

Jag glömde nämna att man undersökte Feynmans kända fråga för ganska länge sedan:

https://www.sciencenews.org/article/thats-way-spaghetti-crumbles

Den enkla introduktionen till teorin bakom kommer du lära dig från balkböjning. Du kommer förstå hur spänning varierar inuti tvärsnittet på spaghetti staven samt hur en böjning bör teoretiskt innebära att staven brister exakt i mitten längs med och längst upp lateralt. Likaså kommer du strax förstå att existensen av initiala imperfektioner i ytan leder till andra resultat än det som förutsägs teoretiskt:

Faktisk spaghetti-stav uppe och simulering nere.

En allmän fråga: vad är gränsen för hur små skalor som teorier från hållf gäller? Vad händer om jag vill betrakta ett protein som en...balk?

Det finns egentligen ingen praktisk gräns för teorin bakom många idéer men naturligtvis beter sig material lite annorlunda på de skalorna vilket gör att de ibland måste modifieras en aning. Många biologer beräknar dock hållfasthetslära-relaterade egenskaper så som vi pratade kort om i din svamp-tråd.

Något som var ett väldigt intressant resultat (och kontraintuitivt) när man forskade på detta tidigt var att flera egenskaper hos kolnanorör kan förutsägas och förklaras med hjälp av makroskopiska, geometriska modeller inom brottmekanik. Läs översiktligt mer om det här:

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.1500969

Exempel på små skalor är sträckgränsen hos DNA-kedjor, böjstyvhet och slagseghet hos kolnanorör, hårdhet hos Buckminsterfulleren etc.

Edit: jag märkte precis att kapitlerna och underkapitlerna är väldigt korta, de flesta är bara 0-5 sidor! Vad är det med det här ämnet som gör att det går att göra så specifika och korta indelningar...?

Oj, det vet jag inte. Kan du ge ett exempel?

Fundera hursomhelst på, eftersom det ändå är så självklart, hur denna anvisningskänsligheten förklarar varför flygplansfönster är runda.

Asså du menar att utskärningarna i chokladblock är rutiga, och när man knäcker de och knäcker fel så indikerar det att chokladen inte var svagast exakt på rutnätet (!) vilket är syftet med anvisningarna? Men hur det relaterar till flygplansfönster vet jag inte. Det är ju ramen som håller i fönstrerna på kanten, hur själva plastbiten utsträcker sig utanför den ovala ramen spelar väl ingen roll?

Den enkla introduktionen till teorin bakom kommer du lära dig från balkböjning. Du kommer förstå hur spänning varierar inuti tvärsnittet på spaghetti staven samt hur en böjning bör teoretiskt innebära att staven brister exakt i mitten längs med och längst upp lateralt. Likaså kommer du strax förstå att existensen av initiala imperfektioner i ytan leder till andra resultat än det som förutsägs teoretiskt:

Ok... kul!

Svamp, ...kolnanorör...

Intressant!!

Oj, det vet jag inte. Kan du ge ett exempel?

Du kan se innehållsförteckningen i min spoiler ovan, asså det är ju vissa "delkapitel" som inte ens tar upp en enda hel sida. Det var ju delvis boken som gjorde mig nervös, men den är inte så maffig som jag trodde. Se delkapitel 3.2, den tar inte upp en enda sida. Kapitel 10 innehåller bara 10 sidor? Det är ju bra, då behöver jag knappt slå upp index haha.

Idag lärde jag mig att att ett objekt som bara ligger på en yta deformeras av sin egna vikt, det hade jag inte tänkt på själv... Kan du ge något exempel på när detta spelar roll? En gång sa min biologilärare att elefanter inte kan ligga och sova på sidan för då skadas deras (rev)ben.

Qetsiyah skrev:

Asså du menar att utskärningarna i chokladblock är rutiga, och när man knäcker de och knäcker fel så indikerar det att chokladen inte var svagast exakt på rutnätet (!) vilket är syftet med anvisningarna?

Det indikerar att anvisningar är högst relevant vid analys av sprickbildning- och -propagering. Speciellt att det måste vara så att det vid dessa anvisningar existerar en lokal spänningskoncentration.

Men hur det relaterar till flygplansfönster vet jag inte. Det är ju ramen som håller i fönstrerna på kanten, hur själva plastbiten utsträcker sig utanför den ovala ramen spelar väl ingen roll?

Du ritade ovala fönster genom flygkroppen i din bild. Jag frågade varför de inte är fyrkantiga, alltså specifikt hålet genom flygkroppen som hos de Havilland-modellen Comet nedan vilken katastrofalt havererade två gånger mitt under flygning:

Det som spänningskoncentrationer gör är att de ökar risken för materialutmattning, sprickbildning och haveri av konstruktionen. Man visste så klart och förstod att fyrkantiga fönster var en dålig idé redan då (på 50-talet) vilket är varför hörnen är påtagligt rundade, se nedan bild:

Det man inte visste mycket om var det faktum att även spänningar långt under den plastiska sträckgränsen leder till haveri genom att cykliskt introducera gynnsamma förhållanden för sprickor att introduceras och fortplanta sig.

Idag lärde jag mig att att ett objekt som bara ligger på en yta deformeras av sin egna vikt, det hade jag inte tänkt på själv... Kan du ge något exempel på när detta spelar roll? En gång sa min biologilärare att elefanter inte kan ligga och sova på sidan för då skadas deras (rev)ben.

Det spelar väldigt ofta roll, speciellt vid krypningsdeformation (Wiki). Det kan också vara ett påtagligt problem om densiteten eller strukturen hos materialet varierar utefter volymen. Men, om vi pratar metaller så som stål är belastningar på grund av egenvikten ofta försumbara om inte temperaturerna är mycket höga. Hos betong däremot kan egenvikten orsaka stora problem och över tid kan inre spänningar uppstå som sedan leder till sprickor.

Nu är jag 25% klar med kursen (t.o.m. kap7) och jag måste säga att det inte var lika svårt men framförallt inte lika tråkigt som jag förväntade mig. Varken mekanik1 eller mekanik2 var heller tråkiga mina förväntningar till trots, jag hoppas att strömmingsmeknaik också blir rolig. Chokladen, flygplanet, spaghettin och bron du skrev om och elefanten och svampen jag frågade om var inspirerande. Uppgifterna i boken/övningarna har dock ingenting med verkligheten att göra, de som inte försöker övertyga sig själva om att kursen är intressant och hittar egna tillämpningar tycker nog att den här kursen är den torraste vi läst vilket inte är så bra. Jag ser också fram emot kapitel 9 med kontinuum och det. '

Jag har inte använt de engelska böckerna så mycket, inte heller den av Lundh, jag överlever bra på endast övningar! Jag tror jag har helt ok bild över kursen nu så att jag skulle kunna identifiera kapitlerna i engelska boken om jag behöver. Det är begrepp i kap1-7 som återkommer i senare kapitelnamnen jag inte fattade förrut (tex "massiv", "brott", "elastisk", "plastisk") 

Hade jag gillat kemi så skulle jag kanske uppskattat den nära relationen hållf har med materiallära men njaää.

Men jag har en fråga, de som går kandidat i fysik (iaf på SU) går inte hållf. Är hållf verkligen så ingenjörig att de inte behöver läsa den?? Stänger inte det dörrarna mot, well, pretty much allt tillämpat?