Деформація. Види деформацій твердих тіл

Під зовнішнім впливом тіла можуть деформуватися.

Деформація – це зміна форми і розмірів тіла.

Причина деформації полягає в тому, що різні частини тіла здійснюють неоднакові переміщення при дії на тіло зовнішніх сил.

Деформації:

    Які повністю зникають після припинення дії сили, – пружні; Які не зникають, – пластичні.

При пружних деформаціях відбувається зміна відстані між частинками тіла. У недеформованому тілі частинки знаходяться в певних положеннях рівноваги (відстані між виділеними частками), в яких сили відштовхування і тяжіння, що діють з боку інших частинок, рівні.

При зміні відстані між частинками одна з цих сил починає перевищувати іншу. В результаті виникає рівнодіюча цих сил, яка прагне повернути частку в попереднє положення рівноваги. Рівнодіюча сил, що діють на всі частинки деформованого тіла, і є спостережувана на практиці сила пружності. Таким чином, наслідком пружної деформації є виникнення пружних сил.

При пластичній деформації, як показали спостереження, зміщення частинок в кристалі мають зовсім інший характер, ніж при пружній. При пластичній деформації кристала відбувається зісковзування шарів кристалу відносно один одного. Це можна побачити за допомогою мікроскопа: гладка поверхня кристалічного стрижня після пластичної деформації стає шорсткою. Зісковзування відбувається уздовж шарів, в яких найбільше атомів.

При таких зсувах частинок тіло виявляється деформованим, але на зміщені частки при цьому не діють “повертаючі” сили, тому що в кожного атома в його новому положенні такі ж сусіди і в такому ж числі, як і до зсуву.

При розрахунку конструкцій, машин, верстатів, тих чи інших споруд, при обробці різних матеріалів важливо знати, як буде деформуватися та чи інша деталь під дією навантаження, при яких умовах її деформація не впливатиме на роботу машин в цілому, при яких навантаженнях настає руйнування деталей і т. д.

Деформації можуть бути дуже складними.

Але їх можна звести до двох видів:

    Розтягування (стиснення); Зрушення.
Деформація розтягування (стиснення)

Лінійна деформація виникає при додатку сили уздовж осі стрижня, закріпленого з одного кінця. При лінійних деформаціях шари тіла залишаються паралельними один одному, але змінюються відстані між ними. Лінійну деформацію характеризують абсолютним і відносним подовженням.

Відносне подовження – відношення абсолютного подовження до довжини недеформованого тіла.

На практиці розтягнення відчувають:

    Троси підйомних кранів; Канатних доріг; Буксирні троси; Струни музичних інструментів.

Стисненню піддаються:

    Колони; Стіни; Фундаменти будівель і т. д.

Деформація зсуву виникає під дією сил, прикладених до двох протилежних гранів тіла. Ці сили викликають зсув шарів тіла, паралельних напрямку сил. Відстань між шарами не змінюється. Будь-який прямокутний паралелепіпед, подумки виділений в тілі, перетворюється на похилий.

Мірою деформації зсуву є кут зсуву – кут нахилу вертикальних граней.

Деформацію зрушення відчувають, наприклад, заклепки і болти, які з’єднують металеві конструкції. Зрушення при великих кутах призводить до руйнування тіла – зрізу. Зріз відбувається при роботі ножиць, пили та ін.

Деформації вигину піддається балка, закріплена з одного кінця або закріплена з двох кінців, до середини якої підвішений вантаж. Деформація вигину характеризується стрілою прогину h – зміщенням середини балки (або його кінця). При вигині опуклі частини тіл відчувають розтягнення, а увігнуті – стиснення, середні частини тіла практично не деформуються – нейтральний шар.

Наявність середнього шару практично не впливає на опірність тіла вигину, тому такі деталі вигідно робити порожнистими (економія матеріалу і значне зниження їх маси). У сучасній техніці широко використовуються:

    Порожнисті балки; Трубки.

У людини кістки теж трубчасті.

Деформацію кручення можна спостерігати, якщо на стрижень, один кінець якого закріплений, діє пара сил, що лежать в площині, перпендикулярній осі стрижня. При крученні окремі шари тіла залишаються паралельними, але повертаються один щодо одного на деякий кут. Деформація кручення являє собою нерівномірне зрушення. Деформації кручення виникають при закручуванні гайок, при роботі валів машин.


1 Star2 Stars3 Stars4 Stars5 Stars (1 votes, average: 5.00 out of 5)

Деформація. Види деформацій твердих тіл