Деформация

Деформация
Деформация
Размерность

Деформация
Деформация
Размерность

Деформация — изменение формы, размеров или объёма тела, обусловленное перемещением его частиц относительно друг друга под воздействием внешних сил или иных физических факторов.

Деформация обусловлена изменением межатомных расстояний и перегруппировкой атомов, что сопровождается изменением межатомных сил и упругим напряжением. Её вызывают внешние силы, тепловое расширение, фазовые превращения, намагничивание и пьезоэлектрический эффект.

Относительная деформация при растяжении-сжатии определяется как отношение изменения длины к исходной длине. Абсолютная деформация — модуль разности конечной и начальной длины, а средним напряжением называют интенсивность распределения внутренних сил.

Упругая деформация обратима и описывается законом Гука, пластическая необратима и сопровождается изменением свойств, например повышением прочности при холодном деформировании. Механизм пластической деформации объясняет теория дислокаций.

Ползучесть — необратимая деформация, нарастающая со временем при неизменной нагрузке; скорость растёт с температурой. Простые виды деформации: растяжение-сжатие, сдвиг, изгиб, кручение; любую деформацию можно свести к растяжению-сжатию и сдвигу.

Физика твёрдого тела изучает деформацию в связи со структурными особенностями. Теория упругости и пластичности и механика деформируемого твёрдого тела рассматривают перемещения и напряжения, представляя тела как сплошные. Сплошность означает, что тело непрерывно заполняет объём, ограниченный поверхностями.

Измерение деформации называется тензометрией и проводится при испытании материалов либо при исследовании сооружений в натуре или на моделях. Используют тензометры, тензометрические датчики, поляризационно-оптический метод и рентгеноструктурный анализ; упругие деформации малы и требуют высокой точности. Для локальных пластических деформаций применяют накатку сетки с легко растрескивающимся лаком или хрупкими прокладками.

Деформа́ция (от лат. deformatio — «искажение») — изменение формы и размеров тел или объема, связанное с их перемещением друг относительно друга за счет приложения усилия, при котором тело искажает свои формы. Обычно деформация сопровождается изменением величин межатомных сил, мерой которого является упругое механическое напряжение.

Виды деформации разделяют на обратимые (упругие) и необратимые (пластические, ползучести). Обратимые деформации исчезают после окончания действия приложенных сил, а необратимые — остаются. В основе обратимых деформаций лежит смещение атомов тела от положения равновесия, в основе необратимых — необратимые перемещения атомов на расстояния от исходных положений равновесия (после снятия нагрузки происходит переориентация в новое равновесное положение). Деформация определяется как отношение изменения длины деформированного объекта к его начальной длине. Деформация не имеет физической размерности. Виды деформации: сдвиг, сжатие, смятие, изгиб, кручение, срез.

Деформация представляет собой изменение взаимного положения частиц тела, связанное с их перемещением друг относительно друга за счет приложения усилия, при котором твёрдое тело искажает свои формы. Деформация является результатом изменения межатомных расстояний и перегруппировки блоков атомов^[1]. Обычно деформация сопровождается изменением величин межатомных сил, мерой которого является упругое механическое напряжение^[2].

Деформация твёрдого тела может явиться следствием:

Фазовых превращений, связанных с изменением объёма;
Теплового расширения;
Намагничивания (магнитострикция);
Появления электрического заряда (пьезоэлектрический эффект);
Результатом действия внешних сил.

Деформация при растяжении-сжатии

Растяжение или сжатие твердого объекта можно описать выражением:

\epsilon ={\frac {(l_{2}-l_{1})}{l_{1}}}={\frac {\Delta l}{l_{1}}}

где:

$l_{2}$ — длина элемента после деформации;
$l_{1}$ — исходная длина этого элемента.

На практике чаще встречаются малые деформации — такие, что $\epsilon \ll 1$ .

Физическая величина, равная модулю разности конечной и изначальной длины (изменения размера) деформированного тела, называется абсолютной деформацией^[3]:

\Delta L=\left|L_{2}-L_{1}\right|

.

Средним напряжением — называют интенсивность распределения внутренних сил^[4].

Деформации разделяют на:

Упругая деформация — обратимая деформация, описываемая законом Гука^[5], при которой после окончания действия приложенных сил смещенные межатомные связи возвращаются в свое исходное положение.

Пластическая деформация — необратимая деформация, при которой после окончания воздействия приложенных сил происходит необратимое смещение межатомных связей. При пластической деформации металла одновременно с изменением формы меняется ряд свойств — в частности, при холодном деформировании повышается прочность. Природа пластической деформации может быть различной в зависимости от температуры, продолжительности действия нагрузки или скорости деформации. Одной из теорий, объясняющих механизм пластической деформации, является теория дислокаций в кристаллах. Все реальные твёрдые тела при деформации в большей или меньшей мере обладают пластическими свойствами. При некоторых условиях пластическими свойствами тел можно пренебречь, как это и делается в теории упругости. Твёрдое тело с достаточной точностью можно считать упругим, то есть не обнаруживающим заметных пластических деформаций, пока нагрузка не превысит предела упругости.

Ползучесть материалов — необратимые деформации, происходящие с течением времени при неизменной нагрузке. С возрастанием температуры скорость ползучести увеличивается. Частными случаями ползучести являются релаксация и упругое последействие.

Виды деформации тела разделяют:

В большинстве практических случаев наблюдаемая деформация представляет собой совмещение нескольких одновременных простых деформаций. В конечном счёте, любую деформацию можно свести к двум наиболее простым: растяжению (или сжатию) и сдвигу.

Виды деформации

Деформация называется упругой, если она исчезает после удаления вызвавшей её нагрузки (то есть тело возвращается к первоначальным размерам и форме), и пластической, если после снятия нагрузки деформация не исчезает (или исчезает не полностью).

Деформация физического тела определяется, если известен вектор перемещения каждой его точки.

Физика твёрдого тела — занимаются изучением деформации твёрдых тел в связи со структурными особенностями.

Теория упругости и пластичности — рассматривают перемещения и напряжения в деформируемых твёрдых телах. Тела рассматриваются как «Сплошные».

Механика деформируемого твердого тела — занимается изучением в реальных телах равновесных состояний и перемещений с учётом изменения расстояний между частицами в процессе перемещения. При этом реальные тела рассматриваются ка сплошные^[4].

Сплошность — под сплошностью понимается материальные объекты тела которые сплошным образом занимают весь объем пространства, который ограничен непрерывными поверхностями^[4]. Тело является сплошным, если удовлетворяет условиям сплошности^[5]. Понятие сплошности относится также к элементарным объёмам, на которые можно мысленно разбить тело.

Закон Гука — описывает поведение деформируемого твердого тела в зоне упругости.

У жидкостей и газов, частицы которых легкоподвижны, исследование деформации заменяется изучением мгновенного распределения скоростей.

Изменение расстояния между центрами каждых двух смежных бесконечно малых объёмов у тела, не испытывающего разрывов, должно быть малым по сравнению с исходной величиной этого расстояния.

Измерение деформации производится либо в процессе испытания материалов с целью определения их механических свойств, либо при исследовании сооружения в натуре или на моделях для суждения о величинах напряжений.

Упругие деформации весьма малы, и их измерение требует высокой точности.

Измерение деформаций называется тензометрией.

Измерения деформации проводят с помощью:

Тензометров;
Тензометрических датчиков;
Поляризационно-оптического метода исследования напряжения;
Рентгеноструктурного анализа.

Для измерения локальных пластических деформациях применяют накатку на поверхности изделия сетки, в качестве материала используют легко растрескивающимся лак или хрупкие прокладки.

Поляризованная световая модель — модель для изучения напряженных состояний конструкций и их элементов.
Закон Гука
Модуль Юнга
Коэффициент Пуассона
Постоянная Ламе
Деформация сдвига
Упругая деформация
Ползучесть материалов

↑ Гуляев А. П. Металловедение. Учебник для вузов. — 6-е. — М.: Металлургия, 1985. — С. 54—71. — 544 с.
↑ Большая советская энциклопедия. — 2-е. — Большая советская энциклопедия. — Т. 14. — С. 183—185.
↑ Твёрдые тела и их свойства (§ 4. Механические свойства твёрдых тел) (неопр.). Дата обращения: 2 марта 2016. Архивировано из оригинала 15 марта 2016 года.
↑ ¹ ² ³ Толоконников Л. А. Механика деформируемого твердого тела: учебное пособие для вузов. — М.: Высшая школа, 1979. — С. 318.
↑ ¹ ² Кац А. М. Теория упругости. — 2-е. — СПб.: Лань, 2002. — С. 44. — 208 с. — ISBN 5-8114-0453-0.

Работнов Ю. Н. Сопротивление материалов. — М.: Физматгиз, 1962.
Кузнецов В. Д. Физика твердого тела. — 2-е изд. — Томск, 1941—1947. — Т. 2—4.
Седов Л. И. Введение в механику сплошной среды. — М.: Физматгиз, 1962.
Деформация // Большая Советская энциклопедия (в 30 т.) / А. М. Прохоров (гл. ред.). — 3-е изд. — М.: Сов. энциклопедия, 1972. — Т. VIII. — С. 175. — 592 с.

[1] Гуляев А. П. Металловедение. Учебник для вузов. — 6-е. — М.: Металлургия, 1985. — С. 54—71. — 544 с.

[2] Большая советская энциклопедия. — 2-е. — Большая советская энциклопедия. — Т. 14. — С. 183—185.

[3] Твёрдые тела и их свойства (§ 4. Механические свойства твёрдых тел) (неопр.). Дата обращения: 2 марта 2016. Архивировано из оригинала 15 марта 2016 года.

[:1-4] ¹ ² ³ Толоконников Л. А. Механика деформируемого твердого тела: учебное пособие для вузов. — М.: Высшая школа, 1979. — С. 318.

[:0-5] ¹ ² Кац А. М. Теория упругости. — 2-е. — СПб.: Лань, 2002. — С. 44. — 208 с. — ISBN 5-8114-0453-0.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

Механика
Кинематика	Материальная точка Система координат Система отсчёта Инерциальная система отсчёта Скорость Прямолинейное равномерное движение Радиус-вектор Траектория Средняя скорость Ускорение Равноускоренное движение Уравнения движения Вращательное движение Угловая скорость Угловое ускорение Обобщённые координаты
Динамика	Инерциальная система отсчёта Масса Центр масс Закон сохранения импульса Законы Ньютона Принцип относительности Галилея Приведённая масса Механическая работа Кинетическая энергия Потенциальная энергия Закон сохранения энергии Момент импульса Момент инерции Теорема Гюйгенса — Штейнера Неинерциальная система отсчёта Центробежная сила Сила Кориолиса
Механические колебания	Гармонические колебания Сложение гармонических колебаний Затухающие колебания Физический маятник
Механика твёрдого тела	Мгновенная ось вращения Теорема Эйлера Наклонная плоскость Гироскоп
Тяготение	Закон всемирного тяготения Гравитационная постоянная Законы Кеплера Космическая скорость Маятник Фуко Прилив и отлив
Механика упругих тел	Упругость Сила упругости Закон Гука Сдвиг Кручение Изгиб Деформация Скорость звука
Механика жидкостей и газов	Механика жидкостей Барометрическая формула Гидростатика Уравнение Бернулли Формула Торричелли Вязкость Закон Стокса Формула Пуазейля Стационарное течение Турбулентное течение Парадокс Даламбера Эффект Магнуса
Теоретическая механика	Обобщённые координаты Уравнения Лагранжа Уравнения Эйлера Принцип наименьшего действия Принцип наименьшего принуждения Принцип Журдена Принцип Гаусса Принцип д’Аламбера — Лагранжа Уравнения Рауса Уравнение Гамильтона Скобки Пуассона Теорема Якоби Задача Кеплера Теорема Лиувилля Теория возмущений Преобразование Биркгофа Принцип Гамильтона — Остроградского Принцип Мопертюи — Лагранжа Функции Ляпунова Теорема Ляпунова Критерий Рауса — Гурвица Уравнение Матье

Деформация

Физико-механические основы деформации

Деформация при растяжении-сжатии

Виды деформации

Изучение деформации

Измерение деформации

См. также

Примечания

Литература

Ссылки

Дополнительно по теме

Категории