Понятие о механизме деформирования и разрушения твердых тел

Горная порода – это твердое тело.

Рассмотрим, как деформируются твердые тела. Величина деформации зависит от напряжения

, где

F – сила (давление) в кг,

S – площадь в см².

Например, если на оси абсцисс будем откладывать величину деформации e, возникающей в данном твёрдом теле под действием напряжения σ, то получим график «напряжение () – деформация (). По мере увеличения напряжения растет и деформация, что выражается отрезком ОА (рис. 1). На этом прямолинейном отрезке ОА деформация пропорциональна напряжению:

σ = Е_e, где

Е – носит название модуля упругости (модуль Юнга).

Рис. 1. График «напряжение–деформация»: σ – напряжение; e - деформация; А - предел упругости; В – предел текучести; С – предел прочности (из работы Г.П. Горшкова, А.Ф. Якушовой, 1962)

Зависимость между σ и e носит название закона Гука (1676 г.).

Деформации, соответствующие участку ОА графика, отвечающие закону Гука, носят название упругих деформаций. После снятия внешней нагрузки деформации исчезают, и тело принимает прежнюю форму. Напряжение σ _а отвечает конечной стадии упругих деформаций и именуется пределом упругости. При увеличении нагрузки от σ _а до σ _с в теле возникают остаточные деформации. На участке σ _а до σ _в – обратимые (пластические). На участке от σ _в до σ _с – необратимые (хрупкие). Напряжение σ _в, которому отвечает начало возникновения хрупких деформаций, называется пределом текучести.

Напряжение σ _с, которому отвечает момент разрушения тела, называется пределом прочности, или временным сопротивлением одноосному сжатию.

Предел прочности часто обозначают символом Кd.