Deformare

Deformare (din lat. deformatio - „distorsiune”) - o modificare a poziției relative a particulelor corpului, asociată cu mișcarea acestora unele față de altele, datorită aplicării forței, în care corpul își distorsionează forma. De obicei, deformarea este însoțită de o modificare a valorilor forțelor interatomice, a căror măsură este stresul mecanic elastic.

Tipurile de deformare sunt împărțite în reversibile (elastice) și ireversibile (plastic, fluaj). Deformațiile reversibile dispar după încetarea acțiunii forțelor aplicate, în timp ce deformațiile ireversibile rămân. Deformațiile reversibile se bazează pe deplasarea atomilor corpului din poziția de echilibru, iar deformațiile ireversibile se bazează pe deplasările ireversibile ale atomilor la distanțe față de pozițiile inițiale de echilibru (după ce sarcina este îndepărtată, are loc o reorientare către o nouă poziție de echilibru). Deformarea este definită ca raportul dintre modificarea lungimii unui obiect deformat și lungimea sa inițială. Deformarea nu are dimensiune fizică. Tipuri de deformare: forfecare, compresiune, strivire, încovoiere, torsiune, forfecare.

Fundamentele fizice și mecanice ale deformării

Deformarea este o modificare a poziției relative a particulelor corpului, asociată cu mișcarea acestora unele față de altele, datorită aplicării forței, în care corpul solid își distorsionează forma. Deformarea este rezultatul unei modificări a distanțelor interatomice și al unei rearanjamente a blocurilor de atomi [1] . De obicei, deformarea este însoțită de o modificare a valorilor forțelor interatomice , a căror măsură este stresul mecanic elastic [2] .

Deformarea unui corp solid poate fi o consecință a:

Transformări de fază asociate cu o modificare a volumului ;
dilatare termică;
Magnetizare ( magnetostricție );
Apariția unei sarcini electrice ( efect piezoelectric );
Rezultatul forțelor externe.

Deformare tracțiune-compresivă

Tensiunea sau compresia unui obiect solid poate fi descrisă prin expresia:

\epsilon ={\frac {(l_{2}-l_{1})}}{l_{1)}}={\frac {\Delta l}{l_{1))}

Unde:

$l_{2}$ este lungimea elementului după deformare;
$l_{1}$ este lungimea inițială a acestui element.

În practică, deformațiile mici sunt mai frecvente - astfel încât . $\epsilon \ll 1$

O mărime fizică egală cu modulul diferenței dintre lungimea finală și inițială (schimbarea dimensiunii) a unui corp deformat se numește deformare absolută [3] :

\Delta L=\left|L_{2}-L_{1}\right|

Tensiunea medie - numită intensitatea distribuției forțelor interne [4] .

Tipuri de deformare

Deformările se împart în:

Deformarea elastică este o deformare reversibilă descrisă de legea lui Hooke [5] , în care, după terminarea forțelor aplicate, legăturile interatomice deplasate revin în poziția inițială.

Deformarea plastică este o deformare ireversibilă în care, după terminarea forțelor aplicate, are loc o deplasare ireversibilă a legăturilor interatomice. În timpul deformării plastice a unui metal, o serie de proprietăți se schimbă simultan cu o schimbare a formei - în special, în timpul deformării la rece, rezistența crește . Natura deformării plastice poate fi diferită în funcție de temperatură , durata sarcinii sau viteza de deformare. Una dintre teoriile care explică mecanismul deformării plastice este teoria dislocațiilor în cristale . Toate solidele reale aflate în deformare într-o măsură mai mare sau mai mică au proprietăți plastice. În anumite condiții, proprietățile plastice ale corpurilor pot fi neglijate, așa cum se face în teoria elasticității. Un corp solid poate fi considerat elastic cu suficientă precizie, adică nu prezintă deformații plastice vizibile până când sarcina depășește limita elastică .

Fluaj al materialelor - deformații ireversibile care apar în timp sub o sarcină constantă. Odată cu creșterea temperaturii, viteza de fluaj crește. Cazurile speciale de fluaj sunt relaxarea și efectele secundare elastice .

Tipurile de deformare a corpului sunt împărțite:

În majoritatea cazurilor practice, deformația observată este o combinație de mai multe deformații simple simultane. În cele din urmă, orice deformare poate fi redusă la cele două cele mai simple: tensiune (sau compresie) și forfecare .

Tipuri de deformare
Comprimare
întinderea
Schimb
Torsiune
îndoi

Deformația se numește elastică dacă dispare după ce sarcina care a provocat-o este îndepărtată (adică corpul revine la dimensiunea și forma inițială), și plastică dacă deformația nu dispare după îndepărtarea sarcinii (sau dispare incomplet).

Studiul deformării

Deformarea unui corp fizic este determinată dacă vectorul deplasării fiecăruia dintre punctele sale este cunoscut.

Fizica stării solide - sunt angajate în studiul deformării solidelor în legătură cu caracteristicile structurale.

Teoria elasticității și plasticității - luați în considerare deplasările și tensiunile în solidele deformabile. Corpurile sunt tratate ca „solide”.

Mecanica unui corp solid deformabil se ocupă cu studiul stărilor de echilibru și al deplasărilor în corpuri reale, ținând cont de modificările distanțelor dintre particule în procesul de deplasare. În acest caz, corpurile reale sunt considerate solide [4] .

Continuitatea - Continuitatea este înțeleasă ca obiecte materiale ale corpului care ocupă întreg volumul spațiului în mod continuu, care este limitat de suprafețe continue [4] . Corpul este continuu dacă îndeplinește condițiile de continuitate [5] . Conceptul de continuitate se aplică și volumelor elementare în care un corp poate fi divizat mental.

Legea lui Hooke - descrie comportamentul unui solid deformabil în zona elastică.

Pentru lichide și gaze, ale căror particule sunt ușor mobile, studiul deformării este înlocuit cu studiul distribuției instantanee a vitezelor.

Modificarea distanței dintre centrele fiecăruia dintre două volume infinitezimale adiacente într-un corp care nu prezintă discontinuități trebuie să fie mică în comparație cu valoarea inițială a acestei distanțe.

Măsurarea deformării

Deformarea se măsoară fie în procesul de testare a materialelor pentru a le determina proprietățile mecanice, fie atunci când se studiază o structură în natură sau pe modele pentru a aprecia magnitudinea tensiunilor.

Deformațiile elastice sunt foarte mici, iar măsurarea lor necesită o precizie ridicată.

Măsurarea deformațiilor se numește extensometru .

Măsurătorile deformării se efectuează folosind:

extensometre ;
extensometre ;
Polarizare-metoda optică de cercetare a tensiunii;
Analiza difracției cu raze X.

Pentru a măsura deformațiile plastice locale, se folosește moletul pe suprafața unui produs de plasă; ca material se utilizează lac care se crapă ușor sau garnituri fragile.

Literatură

Rabotnov Yu. N. Rezistența materialelor. — M .: Fizmatgiz, 1962.
Kuznetsov V.D. Fizica stării solide. - Ed. a II-a. - Tomsk, 1941-1947. - V. 2-4.
Sedov LI Introducere în mecanica continuurilor. — M .: Fizmatgiz, 1962.
Deformare // Marea Enciclopedie Sovietică (în 30 de volume) / A. M. Prohorov (redactor-șef). - Ed. a 3-a. - M . : Sov. Enciclopedia, 1972. - T. VIII. - S. 175. - 592 p.

Vezi și

Modelul luminii polarizate este un model pentru studierea stărilor de tensiune ale structurilor și ale elementelor acestora.
Legea lui Hooke
Modulul Young
coeficientul lui Poisson
constantă șchioapă
Deformare prin forfecare
Deformare elastică
Fluxul materialelor

Link -uri

Deformarea plastică a metalelor - Film educativ. Productie Soyuzvuzfilm.

Note

↑ Gulyaev A.P. Metalurgie. Manual pentru licee. - al 6-lea. - M . : Metalurgie, 1985. - S. 54-71. — 544 p.
↑ Marea Enciclopedie Sovietică. - al 2-lea. - Marea Enciclopedie Sovietică. - T. 14. - S. 183-185.
↑ Solidele și proprietățile lor (§ 4. Proprietăți mecanice ale solidelor) (link inaccesibil) . Preluat la 2 martie 2016. Arhivat din original la 15 martie 2016. (nedefinit)
↑ 1 2 3 Tolokonnikov L. A. Mecanica unui corp solid deformabil: un manual pentru universități. - M . : Liceu, 1979. - S. 318.
↑ 1 2 Katz A. M. Teoria elasticității . - al 2-lea. - Sankt Petersburg. : Lan, 2002. - S. 44 . — 208 p. — ISBN 5-8114-0453-0 .