МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ТКАНЕЙ. Деформация изменение взаимного расположения частиц тела, которое приводит к изменению его формы и размеров. Растяжение (сжатие)
 Скачать 19.41 Kb.
|
|
Деформация - изменение взаимного расположения частиц тела, которое приводит к изменению его формы и размеров. Растяжение (сжатие). Этот вид деформации возникает, когда к стержню (бруску) с закрепленным основанием прикладывается сила F, направленная вдоль его оси . Под действием этой силы длина стержня увеличивается на некоторую величину Δl (l - первоначальная длина). При этом в каждом сечении стержня возникают направленные по нормали силы (F1 и F2), равные по величине приложенной силе F и обусловленные изменением расстояния между частицами при растяжении. Сила F1 действует на верхнюю часть бруска со стороны нижней части; сила F2 - наоборот . Состояние растянутого тела характеризуется продольным (нормальным) напряжением σ, которое может быть вычислено для любого сечения тела, перпендикулярного приложенной силе. Нормальное напряжение равно отношению модуля силы, возникающей в данном сечении в результате растяжения, к площади сечения:  В СИ в (Па).Величина абсолютной деформации зависит от первоначальной длины стержня, поэтому степень деформации выражают через отношение абсолютной деформации к первоначальной длине. Это отношение называется относительной деформацией (ε):  Опытным путем было установлено, что небольшие деформации исчезают после снятия внешнего воздействия. Такие деформации называются упругими. Для них выполняется закон Гука: При упругой деформации напряжение прямо пропорционально величине относительной деформации:  Коэффициент пропорциональности Е характеризует упругие свойства вещества при растяжении (сжатии) и называется модулем Юнга (модуль продольной упругости, Па). Сдвиг. Деформация сдвига возникает, если на тело действует касательная сила, приложенная параллельно закрепленному основанию. Касательная сила (F), вызывает смещение боковых граней на угол сдвига γ. При сдвиге в каждом сечении стержня возникают касательные силы (F1 и F2), равные по величине приложенной силе F и обусловленные изменением расстояния между частицами. Сила F1 действует на верхнюю часть бруска со стороны нижней части; сила F2 - наоборот. Касательное напряжение равно отношению модуля силы, возникающей в данном сечении в результате сдвига, к площади сечения:  Абсолютная деформация сдвига - величина смещения свободного основания (Δl) Относительная деформация - тангенс угла сдвига (tgγ). Так как угол γ обычно мал, то можно считать tg(γ) ≈ γ.При небольшой величине относительной деформации сдвига связь между деформацией и механическим напряжением выражается законом Гука:  Коэффициент пропорциональности G характеризует упругие свойства вещества при сдвиге и называется модулем сдвига (Па). Всестороннее или гидростатическое сжатие - это силы вызывающие сближение частиц тела, в результате чего происходит уменьшение линейных размеров и объема тела. Происходит изменение объема при сохранении формы. Относительная деформация при всестороннем сжатии характеризуется либо относительным уменьшением объема:  либо относительным уменьшением линейных размеров:  Механическое напряжение в этом случае равно давлению (Р), которое действует на поверхность тела. Связь между деформацией и напряжением выражается законом Гука:  где k - модуль всестороннего сжатия (модуль объемного сжатия, объемный модуль). Знак «минус» означает, что объем уменьшается с увеличением напряжения. Сжимаемость - важнейшая характеристика вещества, которая позволяет судить о зависимости физических свойств от межатомных (межмолекулярных) расстояний. Изгиб – искривление оси тела под действием внешних сил. Стрела прогиба (λ) – величина степени деформации, определяемая по перемещению середины тела.В теории сопротивления материалов показано, что стрела прогиба находится по формуле:  где F - сила; b - ширина; L - длина; a - толщина; E - модуль упругости. Продольный изгиб – силы направлены вдоль оси тела и приложены к концам навстречу друг другу. Поперечный изгиб – силы направлены перпендикулярно оси тела и приложены к концам и к средней части. Кручение – это взаимный поворот поперечных сечений тела под влиянием моментов сил, действующих в плоскостях этих сечений. В процессе кручения расстояние между слоями не изменяется, но точки в пределах одного слоя смещаются друг относительно друга: отсутствие сдвига в центре и максимальный сдвиг на периферии. Абсолютная деформация при кручении характеризуется углом поворота (φ) одного основания относительно другого. Относительная деформация (θ) равна отношению угла φ к длине стержня l:  2. Механические свойства материалов и методы их исследования Ползучесть - процесс изменения во времени размеров образца под действием постоянной нагрузки. Ползучести подвержены все кристаллические и аморфные твердые тела при всех видах механических нагрузок. Исследование ползучести материалов осуществляется посредством метода, в котором к образцу подвешивается груз, под весом которого длина образца увеличивается. Релаксация напряжения - процесс уменьшения механического напряжения в образце при постоянной относительной деформации. Прочность - способность тел выдерживать без разрушения приложенную к ним нагрузку. Предел прочности - это максимальное напряжение, при котором образец еще не разрушается. Разрушение - макроскопическое нарушение сплошности тела (материала) в результате механических или каких-либо иных воздействий. В процессе разрушения тела можно выделить две стадии: начальную - развитие пор, трещин, и конечную - разделение тела на две части и более. Вязкое разрушение. При этом виде разрушения после завершения упругой и пластической деформаций начинаются необратимые изменения размеров и формы тела, обусловленные зарождением и развитием трещин в наиболее слабом месте. Хрупкое разрушение. Это разрушение начинается практически сразу после завершения упругой деформации (прямо-линейный участок) и характеризуется высокой скоростью протекания процесса. Основными факторами, определяющими характер процесса разрушения, являются: • свойства материала и состояние вещества (структура вещества, температура, влажность и т.п.); • свойства объекта (конструкционные особенности, размеры, форма, качество поверхности); • динамика силового воздействия (скорость нагружения); • направление механического воздействия. |