Упругая деформация
Лабораторная работа Деформация материалов Общие сведения Процессы деформации и разрушения являются исключительно важными практи- чески для всех материалов. Они происходят во время технологических операций обработки, при механических испытаниях и, конечно, во время эксплуатации конструкций и отдельных деталей. Деформация, во время которой могут изменяться формы и размеры тела, происходит под действием внешних нагрузок (напряжений). Деформация, исчезающая после разгрузки (снятия напряжения), называется упругой, а сохраняющаяся после прекращения действия внешних напряжений, — остаточной. Остаточная деформация, возникающая без разрушения, называется пластической.
Упругая деформация Поведение металлов при упругой деформации с достаточно хорошим приближением описывается известным законом Гука, который определяет прямую пропорциональность между напряжением и упругой деформацией. На рис. 1 показаны начальные (упругие) участки кривых напряжение—деформация при одноосном растяжении и кручении (сдвиге). Наклон каждой из этих кривых, т.е. коэффициент пропорциональности, связывающий напряжение и деформацию, характеризует модуль упругости Е. Механизм упругой деформации металлов состоит в обратимых смещениях атомов из положения равновесия в кристаллической решетке. Чем больше величина смещения каждого атома, тем больше упругая макродеформация всего образца. Величина этой упругой деформации в металлах не может быть большой (относительное удлинение в упругой области обычно < 0,1 %), так как атомы в кристаллической решетке способны упруго смещаться лишь на небольшую долю межатомного расстояния. Физический смысл модулей упругости как раз и состоит в том, что они характеризуют сопротивляемость металлов упругой деформации, т. е. смещению атомов их положений равновесия в решетке. Если сравнивать два металла, например с разными Е (см. рис.1, а, прямые 1 и 2), то для примерно одинакового смещения атомов (равной упругой деформации) при большем Е потребуется большее напряжение (прямая 2).
Рис. 1. Упругие участки кривых напряжение – деформация при одноосном растяжении (а) и кручении (б)
|
