Deformáció

Deformáció (a lat.  deformatio  - "torzulás") - a test részecskéinek relatív helyzetének változása, amely az erő alkalmazása miatt egymáshoz képesti mozgásukkal jár, amelyben a test eltorzítja alakját. Általában a deformációt az interatomikus erők értékének változása kíséri, amelynek mértéke a rugalmas mechanikai feszültség.

A deformáció típusait reverzibilis (rugalmas) és irreverzibilis (műanyag, kúszás) típusokra osztják. A reverzibilis alakváltozások az alkalmazott erők hatásának vége után eltűnnek, míg az irreverzibilis alakváltozások megmaradnak. A reverzibilis alakváltozások alapja a test atomjainak egyensúlyi helyzetből való elmozdulása, az irreverzibilis alakváltozások pedig a kezdeti egyensúlyi helyzetektől távol eső atomok irreverzibilis elmozdulásain (a terhelés eltávolítása után egy új egyensúlyi helyzetbe való átorientáció következik be). A deformációt egy deformált tárgy hosszának változásának a kezdeti hosszához viszonyított arányaként határozzuk meg. Az alakváltozásnak nincs fizikai mérete. Az alakváltozás típusai: nyírás, összenyomás, zúzás, hajlítás, csavarás, nyírás.

Az alakváltozás fizikai és mechanikai alapjai

Az alakváltozás a test részecskéinek egymáshoz viszonyított, egymáshoz viszonyított, erőkifejtéssel történő elmozdulásával összefüggő helyzetének megváltozása, melynek során a szilárd test eltorzítja alakját. Az alakváltozás az atomok közötti távolságok változásának és az atomtömbök átrendeződésének eredménye [1] . A deformációt jellemzően az atomközi erők értékének változása kíséri, amelynek mértéke a rugalmas mechanikai feszültség [2] .

A szilárd test deformációja a következő következményekkel járhat:

• A térfogatváltozáshoz kapcsolódó fázistranszformációk ;
• hőtágulás;
• Mágnesezés ( magnetostrikció );
• Az elektromos töltés megjelenése ( piezoelektromos hatás );
• Külső erők eredménye.

Szakító-nyomó alakváltozás

Egy szilárd tárgy feszültsége vagy összenyomódása a következő kifejezéssel írható le:

ahol:

•  az elem hossza deformáció után;
•  ennek az elemnek az eredeti hossza.

A gyakorlatban gyakoribbak a kis alakváltozások – olyanok, hogy .

Abszolút deformációnak nevezzük azt a fizikai mennyiséget, amely megegyezik a deformált test végső és kezdeti hossza (méretváltozása) különbségének modulusával [3] :

Közepes feszültség – a belső erők eloszlásának intenzitása [4] .

Az alakváltozás típusai

A deformációk a következőkre oszlanak:

• A rugalmas deformáció a Hooke-törvény [5] által leírt reverzibilis alakváltozás , amelyben a kifejtett erők megszűnése után az elmozdult atomközi kötések visszatérnek eredeti helyzetükbe.

• A képlékeny deformáció olyan visszafordíthatatlan alakváltozás, amelyben az alkalmazott erők megszűnése után az atomközi kötések visszafordíthatatlan elmozdulása következik be. A fém plasztikus deformációja során számos tulajdonság megváltozik az alakváltozással egyidejűleg - különösen hideg deformáció esetén növekszik a szilárdság . A képlékeny alakváltozás természete a hőmérséklettől , a terhelés időtartamától vagy az alakváltozási sebességtől függően eltérő lehet . A képlékeny deformáció mechanizmusát magyarázó elméletek egyike a kristályok diszlokációinak elmélete . Valamennyi valódi szilárd anyag, amely kisebb vagy nagyobb mértékben deformálódik, képlékeny tulajdonságokkal rendelkezik. Bizonyos feltételek mellett a testek plasztikus tulajdonságai elhanyagolhatók, ahogy az a rugalmasság elméletében történik. A szilárd test kellő pontossággal tekinthető rugalmasnak, azaz nem mutat észrevehető képlékeny alakváltozásokat mindaddig, amíg a terhelés meg nem haladja a rugalmassági határt .

• Az anyagok kúszása  - visszafordíthatatlan deformációk, amelyek idővel állandó terhelés mellett fordulnak elő. A hőmérséklet növekedésével a kúszási sebesség nő. A kúszás sajátos esetei a relaxáció és a rugalmas utóhatás .

A test deformációjának típusai fel vannak osztva:

• feszítés-kompresszió ;
• műszak ;
• kanyar ;
• torzió .

A legtöbb gyakorlati esetben a megfigyelt deformáció több egyidejű egyszerű deformáció kombinációja. Végső soron minden deformáció a két legegyszerűbbre redukálható: a feszültségre (vagy kompresszióra) és a nyírásra .

• A deformáció típusai

• Tömörítés

• nyújtás

• Váltás

• Csavarás

• hajlít

Rugalmasnak nevezzük az alakváltozást, ha az azt okozó terhelés eltávolítása után eltűnik (vagyis a test visszanyeri eredeti méretét és alakját), és akkor nevezzük rugalmasnak, ha az alakváltozás a terhelés eltávolítása után sem szűnik meg (vagy hiányosan tűnik el).

A deformáció tanulmányozása

Egy fizikai test deformációja akkor határozható meg, ha minden pontjának elmozdulási vektora ismert.

Szilárdtestfizika - a szilárd testek szerkezeti jellemzőkkel kapcsolatos alakváltozásának vizsgálatával foglalkozik.

Rugalmasság és plaszticitás elmélete - vegyük figyelembe az elmozdulásokat és feszültségeket deformálható szilárd anyagokban. A testeket „szilárdként” kezeljük.

A deformálható szilárd test mechanikája a valós testek egyensúlyi állapotainak és elmozdulásának vizsgálatával foglalkozik, figyelembe véve a részecskék távolságának változását az elmozdulás során. Ebben az esetben a valós testeket szilárdnak tekintjük [4] .

Folytonosság - A folytonosság alatt a test anyagi tárgyait értjük, amelyek folytonos módon foglalják el a teljes tértérfogatot, amelyet folytonos felületek korlátoznak [4] . A test akkor folytonos, ha kielégíti a folytonosság feltételeit [5] . A folytonosság fogalma azokra az elemi kötetekre is vonatkozik, amelyekre egy test mentálisan felosztható.

Hooke törvénye – a deformálható szilárd test viselkedését írja le a rugalmas zónában.

Folyadékok és gázok esetében, amelyek részecskéi könnyen mozgékonyak, a deformáció vizsgálatát felváltja a sebességek pillanatnyi eloszlásának vizsgálata.

A folytonossági zavarokat nem tapasztaló testben a két szomszédos, végtelenül kicsiny térfogat középpontjai közötti távolság változásának kicsinek kell lennie ennek a távolságnak a kezdeti értékéhez képest.

Deformációmérés

Az alakváltozást vagy az anyagok vizsgálata során mérik, hogy meghatározzák azok mechanikai tulajdonságait, vagy amikor egy szerkezetet természetben vagy modelleken tanulmányoznak a feszültségek nagyságának megítélésére.

A rugalmas alakváltozások nagyon kicsik, mérésük nagy pontosságot igényel.

A nyúlásmérést nyúlásmérőnek nevezzük .

A deformáció mérése a következő módszerekkel történik:

• nyúlásmérők ;
• nyúlásmérők ;
• Feszültségkutatás polarizáció-optikai módszere ;
• Röntgen-diffrakciós elemzés .

A helyi képlékeny alakváltozások mérésére a hálós termék felületén recézett, anyagként könnyen repedező lakkot vagy törékeny tömítéseket használnak.

Irodalom

• Rabotnov Yu. N. Anyagszilárdság . - M .: Fizmatgiz, 1962.
• Kuznyecov V. D. Szilárdtestfizika. - 2. kiadás - Tomszk, 1941-1947. - V. 2-4.
• Sedov LI Bevezetés a kontinuum mechanikába. - M .: Fizmatgiz, 1962.
• Deformáció // Nagy Szovjet Enciklopédia (30 kötetben) / A. M. Prohorov (főszerkesztő). - 3. kiadás - M . : Szov. Enciklopédia, 1972. - T. VIII. - S. 175. - 592 p.

Lásd még

• A polarizált fénymodell  a szerkezetek és elemeik feszültségi állapotainak tanulmányozására szolgáló modell.
• Hooke törvénye
• Young modulusa
• Poisson-arány
• Sánta állandó
• Nyírási deformáció
• Rugalmas deformáció
• Az anyagok kúszása

Linkek

• Fémek képlékeny alakváltozása  - Oktatófilm. Gyártás Szojuzvuzfilm.

Jegyzetek

1. ↑ Gulyaev A.P. Kohászat. Tankönyv középiskoláknak. - 6. - M . : Kohászat, 1985. - S. 54-71. — 544 p.
2. ↑ Nagy Szovjet Enciklopédia. - 2. - Nagy Szovjet Enciklopédia. - T. 14. - S. 183-185.
3. ↑ Szilárd anyagok és tulajdonságaik (4. § Szilárd anyagok mechanikai tulajdonságai) (hozzáférhetetlen kapcsolat) . Letöltve: 2016. március 2. Az eredetiből archiválva : 2016. március 15. (határozatlan) 
4. ↑ 1 2 3 Tolokonnikov L. A. A deformálható szilárd test mechanikája: tankönyv egyetemek számára. - M . : Felsőiskola, 1979. - S. 318.
5. ↑ 1 2 Katz A. M. A rugalmasság elmélete . - 2. - Szentpétervár. : Lan, 2002. - S.  44 . — 208 p. — ISBN 5-8114-0453-0 .