Деформативные свойства.

 

Под влиянием внешних факторов материалы могут изменять свои размеры и форму, т.е. деформироваться.

При приложении к материалу /образцу/ внешних сил изменяются расстояния между атомами, происходит изменение линейных размеров деформируемого тела на значение ∆ℓ в направлении действия сил /при растяжении – удлинение, при сжатии – укорочение/

Мерой деформации является относительная деформация ε, равная отношению абсолютной деформации ∆ℓ к первоначальному значению линейного размера образца ℓо

∆ℓ = ℓк - ℓо ; ε = ∆ℓ/ℓо (1.34.)

где: ℓо – первоначальная рабочая длина образца, мм; ℓк – конечная длина после разрыва, м ε – относительная деформация

∆ℓ - абсолютная деформация

Различают деформации: I. упругие – исчезающие после снятия нагрузи. 2. пластические или остаточные – не исчезающие после снятия нагрузки.

Механические свойства того или иного материала характеризуются диаграммой растяжения (или сжатия), представляющей собой график зависимости между растягивающей силой, Р и удлинением образца ∆ℓ, или диаграммой деформаций, у которой на оси абсцисс отложены относительные удлинения - ∆ℓ/ℓ, а на оси ординат – напряжения .

На рис. 1 представлены диаграммы деформаций для стекла «а», стали «б», бетона «в», эластомера «г». По виду диаграмм деформации стекло, и бетон относятся к хрупким материалам, а сталь и эластомер к пластичным.

Хрупкие материалы под действием возрастающей статической нагрузки разрушаются /мгновенно/ в результате образования быстрого роста одной или нескольких трещин, т.е. хрупкие материалы не деформируются перед разрушением. (рис. 1,»а» и «в»).

К хрупким материалам относятся все виды природных и искусственных каменных материалов, керамические материалы, стекло и др. Пластичные материалы в этих же условиях под действием возрастающей статической нагрузки значительно деформируются, заметно изменяя свою форму и объем, и только затем разрушаются (рис. 1 б,г) металлы, металлические сплавы, ряд пластмасс, глины, резины и др.

а) б) в) г)

 
 


 

       
 
   


А

В

 

Е Е Е Е

 

Рис.1.1. схемы диаграмм деформаций Е от напряжения .

а/стекла; б/стали; в/бетона; г/эластомера;

А-В – площадь текучести

 

УПРУГОСТЬ – способность материала самопроизвольно восстанавливать первоначальную форму и размеры после прекращения действия внешних сил

модуль упругости – характеризует жесткость материала. Чем выше модуль упругости, тем менее пластичен материал.

модуль упругости Е /модуль Юнга/ связывает упругую относительную деформацию ε и одноосное напряжение соотношением, выражающим закон Гука:

ε = /Е (1.35.)

ХРУПКОСТЬ - свойства материала под действием нагрузки разрушаться без заметной пластической деформации

пластичность – способность материала изменять форму и размеры под действием внешних сил, не разрушаясь и сохранять их после снятия нагрузки.

ползучесть – способность материала деформироваться при длительном постоянном действии внешних сил.

релаксация – самопроизвольное снижение первоначальных напряжений в материале за счет внутренней перегруппировки атомов и переориентации внутримолекулярной структуры.

предельная растяжимость – деформация материала в момент разрушения при центральном растяжении.