Прогиб Коррозия Усталость материала Удар Трещина Плавление Износ

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.

Физико-механические основы деформации

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 . Обычно деформация сопровождается изменением величин межатомных сил , мерой которого является упругое механическое напряжение .

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:

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

где:

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

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

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

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

Средним напряжением — называют интенсивность распределения внутренних сил .

Виды деформации

Деформации разделяют на:

• Упругая деформация — обратимая деформация, описываемая законом Гука , 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:

• растяжение-сжатие ;
• сдвиг ;
• изгиб ;
• кручение .

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
• 
  Сжатие
• 
  Растяжение
• 
  Сдвиг
• 
  Кручение
• 
  Изгиб

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).

Изучение деформации

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 .

— под сплошностью понимается материальные объекты тела которые сплошным образом занимают весь объем пространства, который ограничен непрерывными поверхностями . Тело является сплошным, если удовлетворяет условиям сплошности . 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

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 ;
• 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.

Литература

• 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.

См. также

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

Ссылки

• — Учебный фильм. Производство Союзвузфильм.

Примечания

В статье есть список источников , но не хватает сносок . Без сносок сложно определить, из какого источника взято каждое отдельное утверждение. Вы можете улучшить статью, проставив сноски на источники , подтверждающие информацию. Сведения без сносок могут быть удалены . ( 19 октября 2014 )