Физика. Основные элементарные функции и их графики. Примеры показательной и степенной функции
 Скачать 7.15 Mb.
|
|
68. Диаграмма удлинений. Предел упругости, текучести, прочности Участок ОА соответствует упругой деформации растяжения (выполняется закон Гука). . АС – участок текучести материала. Участок СВ на диаграмме свидетельствует о том, что материал вновь начинает сопротивляться дальнейшему растяжению. К моменту развития максимального напряжения резко изменяется характер поведения испытуемого материала. На участках ОА, АС, СВ каждый участок образца удлинялся примерно одинаково, то на участке ВК деформация сосредоточена в одном месте. Возникает "шейка" – местное сужение поперечного сечения. За счѐт уменьшения площади "шейки" для дальнейшего удлинения образца требуется все меньшая сила. Точка К характеризует разрыв при силе меньшей максимальной. Площадь под кривой равна полной работе А по разрыву образца длиной l и площадью S. Некоторые материалы (медь, бронза) не имеют выраженного участка текучести АС. При растяжении хрупких образцов (фарфора, стекла) до момента разрыва наблюдаются незначительные деформации. Предел упругости σу – наибольшее напряжение, после снятия которого в материале не возникают остаточные деформации. Предел текучести σт – напряжение, при котором происходит рост деформации без заметного увеличения нагрузки. Предел прочности σв – максимальное напряжение, которое развивается в образце. 69. Понятие о деформациях сдвига, кручения, изгиба. Связь модуля упругости при сдвиге с модулем Юнга и коэффициентом Пуассона.Деформация сдвига – вид продольной деформации бруса, возникающая, если сила прикладывается касательно его поверхности (при этом нижняя часть бруска закреплена неподвижно) – одна боковая грань смещается относительно другой (противоположной) грани. Относительная угловая деформация (tg) пропорциональна касательному напряжению Сдвиг или срез возникает, когда внешние силы смещают два параллельных плоских сечения стержня одно относительно другого при неизменном расстоянии между ними Кручение возникает при действии на стержень внешних сил, образующих момент относительно оси стержня; Деформация кручения сопровождается поворотом поперечных сечений стержня относительно друг друга вокруг его оси. Угол поворота одного сечения стержня относительно другого, находящегося на расстоянии , называют углом закручивания на длине . Отношение угла закручивания  к длине называют относительным углом закручиванияДеформация изгиба заключается в искривлении оси прямого стержня или в изменении кривизны кривого стержня. 70. Прочность материалов. Физические аспекты прочности и разрушения материалов Прочность – способность материала сопротивляться действию нагрузок, вызывающих деформации механические свойства Деформации при определенном значении могут привести к разрушению. Хрупкие материалы разрушаются при небольших упругих деформациях, пластические – при значительных нагрузках. При расчѐтах на прочность определяют максимальное рабочее напряжение в системе (max), которое не должно превышать величину допускаемого напряжения (). Допускаемое напряжение зависит от характеристик материала и условий эксплуатации и определяется с учѐтом коэффициента запаса прочности. Основное условие прочности – максимальные действующие напряжения в материалах должны быть меньше предела прочности Прочность твердых тел рассматривается в двух аспектах. В физическом и физико-химическом аспекте – как взаимодействие атомов, ионов и молекул, формирующего теоретическую прочность, и в структурном аспекте, при котором дефектность материала в изделии определяет техническую прочность материала, существенно отличную от теоретической. Теоретическая прочность твердых тел с различной природой внутренних связей оценивается по величине модуля Юнга.. Гриффитс рассматривает процесс разрушения твердого тела, как критическое событие, которое наступает, когда величина перенапряжений в вершине трещины достигает значений теоретической прочности. Следует подчеркнуть, что согласно уравнению (18.1) техническая прочность зависит от поверхностной энергии твердого тела, поэтому контакт его с внешней средой, способной сорбироваться материалом неизбежно ведет к облегчению процесса разрушения. Было установлено, что существенную роль в разрушении играют тепловые колебания атомов, которые на отдельных (дефектных) участках могут создавать на межатомных связях «рывки» нагрузки, сила которых сопоставима с прочностью связи на разрыв. Высокоэластическое разрушение наиболее ярко проявляется у эластомеров. Для этого вида разрушения также характерным является наличие двух стадий: медленной и быстрой. Присутствие агрессивной среды может менять вид разрушения. Например, под действием физически активных сред пластичные материалы могут разрушаться хрупко. В силу сложности и многообразия процессов, протекающих при контакте напряженно-деформированных материалов в агрессивных средах, корректное использование уравнения Журкова в этих условиях оказалось удачным лишь для ряда полимеров, контактирующих с физически активными средами. 72. Влияние температуры, фактора времени, агрессивных сред и влажности на характеристики материалов. Влияние агрессивной среды на прочность и разрушение неметаллических материалов заключается, прежде всего, в том, что, проникая в объем материала, она становится источником дополнительных напряжений. В плотных непроницаемых неметаллических материалах, например, в плавленных силикатах, дополнительные напряжения от воздействия жидкой среды возникают в поверхностных слоях за счет расклинивающего действия при смачивании его тупиковых дефектов, выходящих на поверхность изделия. Но гораздо более интенсивное воздействие жидкой среды сказывается при ее проникновении в объем материала. Каждому механизму переноса среды в неметаллический материал свойственна своя специфика возникновения дополнительных напряжений, хотя в основе их лежит гетерогенность и стесненные условия деформирования. Наиболее изученным является напряженное состояние полимеров при диффузии в них жидких сред. Полученные решения основываются на допущениях, что деформации этих материалов являются упругими, а сорбция и перенос жидкой среды подчинена уравнению Фика, что не всегда верно. В пористых и капиллярно-пористых материалах источниками дополнительных напряжений являются капиллярное давление, расклинивающее действие полимолекулярных слоев адсорбированной жидкости, накопление и кристаллизация продуктов химического взаимодействия, отложение твердых частиц среды в порах материала и т.д. Облегчение и ускорение процесса разрушения твердых тел в жидкой среде происходит вследствие снижения свободной поверхностной энергии по сравнению с вакуумом, т.к. адсорбционно-активные молекулы среды облегчают перестройку и разрыв межатомных связей в вершинах трещин. Следует иметь ввиду, что эффект поверхностно - адсорбционного воздействия среды проявляется только в напряженных дефектах и трещинах материла при условии, что молекулы среды не встречают стерических препятствий и за счет поверхностной диффузии попадают в вершину микротрещин. Молекулы среды, адсорбированные на берегах трещин, не позволяют берегам сомкнуться при снятии нагрузки. А это, в свою очередь, также облегчает процесс разрушения. Облегчение процесса разрушения материалов в средах может происходить и за счет их объемной диффузии или фазового переноса в зону предразрушения, возникающей перед трещиной. Это может происходить тогда, когда скорость объемного или фазового переноса среды вглубь материала больше скорости прорастания трещины. Тогда среда, находящаяся перед трещиной, может пластифицировать материал, ослаблять структурное взаимодействие, облегчая развитие и прорастание трещины. Однако, возможен и противоположный эффект замедления роста трещины за счет релаксации напряжений в пластифицированной средой зоне перед трещиной. Не следует забывать, что другое явление химического воздействия среды на материал, при котором возможно травление поверхностных дефектов, может привести и к увеличению прочности материала. Итак, при взаимодействии напряженно-деформированных материалов с агрессивными средами развивается во времени сложный комплекс физико-химических процессов, вызывающих разрушение изделий и конструкций. В этой связи очень важное значение приобретает умение определять доминирующие (контролирующие) процессы и знание, каким образом они распределяются во времени, т.к. роль того или иного процесса может существенно изменяться. Если процесс разрушения рассматривать как трехстадийный, в котором первая стадия – это зарождение новых микродефектов, вторая – развитие микродефектности до формирования и прорастания трещин разрушения, наконец, третья – стадия мгновенного разрушения, то ясно, что влияние агрессивной среды будет сказываться на двух первых («медленных») стадиях. Здесь будут доминировать процессы сорбции, переноса, химического взаимодействия и др. На интенсивность их протекания будет влиять уровень напряженно-деформированного состояния, поэтому важное значение имеет знание критических уровней напряжений или деформаций, которые не оказывают заметного влияния на интенсивность взаимодействия среды и материала. Различие в механизмах разрушения неметаллических материалов в агрессивных средах при различных уровнях напряжений наглядно проявляется при сопоставлении зависимости координатах lg-выражается прямой линией полученных в различных условиях (рис. 18.5). Временная зависимость прочности неметаллических материалов в вакууме или при низкой влажности воздуха для большинства неметаллических Влияние температуры окружающей среды. Повышенные температуры оказывают существенное влияние на такие механические характеристики конструкционных материалов, как ползучесть и длительная прочность. Ползучестью называют медленное непрерывное возрастание пластической деформации под воздействием постоянных нагрузок. Длительной прочностью называется зависимость разрушающих напряжений от длительности эксплуатации Влагопроводимость однаиз важнейших характеристик. Повышенная влажность внутренней поверхности теплоизоляции негативно сказывается на санитарных показателях и влияет на длительность эксплуатации теплоизоляционного материала. Очень большое влияние на проявление свойств пластичности и хрупкости оказывает время нагружения и температурное воздействие. При быстром нагружении более резко проявляется свойство хрупкости, а при длительном воздействии нагрузок — свойство пластичности. 73. Методы определения физико-химических свойств стоматологических материалов. Методы определения свойств стоматологических материалов методы контроля Механические методы – испытания на растяжение, сжатие – определение твердости материалов – определение коэффициентов Пуассона – испытания при переменных нагрузках Методы теплофизического контроля – распределение температур в естественных и искусственных зубах при локальном разогреве – контроль температуры материалов в процессе их термообработки – метод дифференциального термического анализа Акустические методы – ультразвуковая эхолокация – теневой метод (сквозное прозвучивание материала) – анализ частотного спектра собственных колебаний материала Электрические методы – оценка удельного сопротивления материала Оптические методы,– микроскопия и еѐ специальные приѐмы, – колориметрия и методы спектрального анализа, – нефелометрия (измерение интенсивности света, рассеянного частицами среды)Радиоскопические методы – просвечивание материала ионизирующим излучением с преобразованием скрытого изображения в светотеневое или электронное,Капиллярные методы – контрастирование дефектных участков за счѐт сорбции специальных веществ 74. Классификация стоматологических материалов: конструкционные, вспомогательные и клинические материалы. Основные требования к ним  |