Деформация: виды деформации, пределы упругости и прочности

Какие виды встречаются?

Свойства металлов во многом зависят от того, к какому виду тот или иной ингредиент относится. В этом ракурсе стоит выделить черные и цветные компоненты.

Chermet.jpg

Чермет

Данная группа считается самой распространенной и востребованной в объемном ракурсе. Свое название они получили благодаря своему цвету – темному. При этом отличительной особенностью черных руд считается низкая стоимость.

В свою очередь, классифицируется на:

  • железные – сюда стоит отнести железосодержащие материалы и основы, а также никелевые и кобальтовые сплавы;
  • тугоплавкие основания для сплавов (имеют температуру плавления равную или превышающую 1600 градусов Цельсия, что является достаточно высоким показателем);
  • низкопрочностные редкоземельные элементы, такие как церий, неодим и другие (активно используются в производстве микроэлектроники).

TSvetmet2.jpg

Цветмет

Принято считать, что эта группа элементов отличается меньшими прочностными характеристиками, температурой плавления, устойчивостью к механическим нагрузкам, но более солидной стоимостью. Понятно, что по всем этим позициям встречаются исключения.

Цветные ранжируют на следующие категории:

  1. Легкие – литий, натрий и так далее. Они характеризуются небольшой плотностью – до 5 тонн на метр кубический. Это всего в 5 раз больше воды.
  2. Тяжелые – свинец, серебро, золото. Их плотность в разы выше легких.
  3. Благородные – те же золото и серебро, а также платина, плутоний.

Также поделить «цветные» разновидности можно на тугоплавкие и легкоплавкие.

Механическое напряжение

Определение 4

Механическое напряжение твердого тела <math><mi>σ</mi></math> – это показатель, равный отношению модуля внешней силы к площади сечения твердого тела.

<math><mi>σ</mi><mo>=</mo><mfrac><mi>F</mi><mi>S</mi></mfrac></math>.

Величину механического напряжения принято выражать в паскалях <math><mo>(</mo><mi>П</mi><mi>а</mi><mo>)</mo></math> и измерять в единицах давления.

Важно понимать, как именно механическое напряжение и относительная деформация связаны между собой. Если отобразить их взаимоотношения графически, мы получим так называемую диаграмму растяжения. При этом нам нужно отмерить величину относительной деформации по оси <math><mi>x</mi></math>, а механическое напряжение – по оси <math><mi>y</mi></math>. На рисунке ниже представлена диаграмма растяжения, типичная для меди, мягкого железа и некоторых других металлов.

image009.png

Рисунок <math><mn>3</mn><mo>.</mo><mn>7</mn><mo>.</mo><mn>2</mn><mo>.</mo></math> Типичная диаграмма растяжения для пластичного материала. Голубая полоса – область упругих деформаций.

В тех случаях, когда деформация твердого тела меньше <math><mn>1</mn><mo>%</mo></math> (малая деформация), то связь между относительным удлинением и механическим напряжением приобретает линейный характер. На графике это показано на участке <math><mi>O</mi><mi>a</mi></math>. Если напряжение снять, то деформация исчезнет.

Определение 5

Деформация, исчезающая при снятии напряжения, называется упругой.

Линейный характер связи сохраняется до определенного предела. На графике он обозначен точкой <math><mi>a</mi></math>.

Определение 6

Предел пропорциональности – это наибольшее значение <math><mi>σ</mi><mo>=</mo><msub><mi>σ</mi><mrow><mi>п</mi><mi>р</mi></mrow></msub></math>, при котором сохраняется линейная связь между показателями <math><mi>σ</mi></math> и <math><mi>ε</mi></math>.

Нужна помощь преподавателя?Опиши задание — и наши эксперты тебе помогут!

На данном участке будет выполняться закон Гука:

<math><mi>ε</mi><mo>=</mo><mfrac><mn>1</mn><mi>E</mi></mfrac><mi>σ</mi></math>.

В формуле содержится так называемый модуль Юнга, обозначенный буквой <math><mi>E</mi></math>.

Если мы продолжим увеличивать напряжение на твердое тело, то линейный характер связи нарушится. Это видно на участке <math><mi>a</mi><mi>b</mi></math>. Сняв напряжение, мы также увидим практически полное исчезновение деформации, то есть восстановление формы и размеров тела.

Предел упругости

Определение 7

Предел упругости – максимальное напряжение, после снятия которого тело восстановит свою форму и размер.

После перехода этого предела восстановления первоначальных параметров тела уже не происходит. Когда мы снимаем напряжение, у тела остается так называемая остаточная (пластическая) деформация.

Определение 8

Обратите внимание на участок диаграммы <math><mi>b</mi><mi>c</mi></math>, где напряжение практически не увеличивается, но деформация при этом продолжается. Это свойство называется текучестью материала.

Оцените статью
Рейтинг автора
5
Материал подготовил
Илья Коршунов
Наш эксперт
Написано статей
134
Добавить комментарий