Фізика - Великий довідник школяра - 2019

Молекулярна фізика
Механічні властивості матеріалів. Види деформацій

Під дією зовнішніх сил тверді тіла змінюють свою форму і розміри — деформуються. Поведінку тіла в процесі його деформування зручно ілюструвати діаграмою розтягу, зображеною на рисунку.

Уздовж осі ординат відкладають механічне напруження s. Розрізняють внутрішні напруження в тілі (, де S0 — початкова площа поперечного перерізу тіла) і зовнішні напруження (або питоме навантаження, розглядаються зовнішні сили.

Уздовж осі абсцис відкладають відносне видовження , де l0 — початкова довжина тіла, l — абсолютне видовження (l = l – l0). Якщо зовнішня дія була порівняно невеликою, то її усунення супроводжується пружним відновленням початкового стану тіла (на діаграмі розтягу ділянка 0—1). При зростанні навантаження більшість матеріалів виявляє пластичні властивості (спочатку це ділянка 1—2, потім деформація зростає без збільшення зовнішньої сили — матеріал пластично «тече», ділянка 2—3). Після вичерпання пластичних ресурсів напруження зростає (ділянка 3—4), що закінчується руйнуванням тіла (точка 4). Більшість сталей, а також сплавів на основі міді пластичні. Однак є й крихкі матеріали (більшість чавунів, склоподібні матеріали).

Значення напружень, які відповідають завершенню пружної деформації — зникає, після того, як дія зовнішніх сил припиняється; початку і завершенню пластичної деформації — не зникає після припинення дії сил, які їх викликали і призводять до незворотних змін у кристалічній ґратці твердого тіла (плинності) та зруйнуванню матеріалу (, і ), мають назву границь (меж) пружності, плинності та міцності.

Деформації в тілах можуть спричинятися шляхом одновісного розтягу чи стиску; всебічного стиску (наприклад, у рідині під поршнем); зсуву (у чистому вигляді чи крученням).