Главная страница Наука Образование Ссылки Карта сайта Автор

В процессе эксплуатации на материал действуют механические нагрузки. Основные виды нагрузки: сжатие, растяжение, сдвиг, кручение.

Изменения размеров и формы тела под действием нагрузок называются деформациями. Их легко проиллюстрировать на примере стержня.

Если к стержню площадью s приложить силу F вдоль оси, то его продольный размер l и поперечный размер r изменятся

где p=F/s- механическое напряжение, E - модуль Юнга или модуль всестороннего сжатия (или растяжения), s - коэффициент Пуассона. Размерности p, E - Н/м², s - безразмерна.

Если сила сжимает стержень, то на стержень действует давление, при этом продольное удлинение отрицательно, зато поперечное положительно. В случае растягивающей силы, т.е. действия напряжения - наоборот. Удлинение вдоль стержня, положительно, а поперек - отрицательно. При снятии нагрузки исходные размеры восстанавливаются. Такие деформации называются упругими.

Выражение (1.28) показывает линейную связь нагрузки с удлинением. Это выражение называется законом Гука. Он характерен для упругих деформаций. По мере увеличения нагрузки пропорциональность между изменением размера и нагрузкой перестает выполняться. Примерно при этих же нагрузках, после их снятия исходный размер полностью не восстанавливается. Предел упругости (s _0.05) - напряжение, при котором остаточная деформация не превышает 0.05%.

Предел текучести (s _0.2) - напряжение, при котором происходит удлинение до 0.2% без увеличения нагрузки.

Предел прочности или временное сопротивление s _в - напряжение, соответствующее максимальной нагрузке.

Помимо указанных видов деформации при натяжении, рассматривают механическую прочность при других видах нагрузки, например при сжатии, при изгибе. Механизм разрушения во всех случаях заключается в появлении и прорастании трещин. Различают дват вида разрушения - хрупкое и вязкое. При хрупком разрушении деформации малы и скорость разрушения велика.В некоторых случаях она достигает скорости километров в секунду. При вязком разрушении перед трещиной существует значительная пластическая деформация и скорость распространения трещины мала. Пластическая деформация - часть деформации, которая остается после снятия нагрузки.

Твердость материала. Свойство материала противостоять деформации при локальном контакте называется твердостью. Существует множество шкал твердости, например шкала Мооса. Она применяется в основном для минералов. По ней выбраны десять материалов, каждый из ряда царапает все нижележащие и царапается вышележащими. Наибольшую твердость имеет алмаз, затем идет корунд и т.д. Нефрит имеет пятую позицию, сталь, в зависимости от закалки и типа - пятую или шестую, известняк - третью.

Другие шкалы: Бригнелля, Роквелла, Виккерса и т.д. основаны на вдавливании в материал шарика или алмазной призмы и измерении размеров полученной ямки. Далее по специальным таблицам определяют соответствующую твердость.

Главная страница Наука Образование Ссылки Карта сайта Автор