На каждый день | Прочность материалов

УПРУГОСТЬ, ПЛАСТИЧНОСТЬ И РАЗРУШЕНИЕ

Все материалы под действием внешней нагрузки деформируются. При действии возрастающей нагрузки наблюдаются три условно различающиеся стадии работы материала: упругая, пластическая и стадия разрушения.

В упругой стадии материал получает преимущественно упругие деформации. Все материалы на этой стадии с тем или иным приближением рассматриваются при расчетах как идеально упругие. Основная зависимость - закон Гука. Эта стадия работы материала является предметом исследования теории упругости. Наряду с упругой различают высокоэластическую деформацию, свойственную высокополимерам, которая может достигать сотен процентов. Она возникает под действием нагрузки и исчезает после ее снятия не со скоростью распространения упругой волны (скорость звука в материале), а гораздо медленнее. Скорость возникновения и исчезновения высокоэластической деформации сильно зависит от температуры: увеличивается с ее повышением и уменьшается при ее понижении.

После увеличения нагрузки выше некоторого предела наряду с упругими начинают появляться пластические (остаточные) деформации. У одних материалов (например, металлов) пластическая деформация может достигать значительной величины (пластичные материалы), у других же (например, камни), она является весьма малой (хрупкие материалы). У строительных сталей наблюдается так называемое явление текучести - рост пластической деформации при примерно постоянной нагрузке; после текучести наступает период упрочнения, когда для дальнейшего роста пластической деформации требуется увеличенная нагрузка. Закономерности поведения материала на этой стадии рассматриваются в теории пластичности. Если упругая деформация (при однократном нагружении) практически не влияет на  механические    свойства    материалов,   то пластическая деформация приводит к значительному изменению их. Например, у строительных материалов происходит упрочнение (увеличение σ_т) и снижение пластичности (уменьшение δ). Хрупкие материалы не имеют выраженной стадии пластических деформаций: она практически  сливается со стадией разрушения.

Разрушение является сложным процессом, зависящим как от самого материала, так и характера нагружения. Исследование механизма разрушения идет по различным направлениям. Одно из направлений, учитывающее молекулярное строение тел, связано с физикой твердого тела и развивается на основе теории дислокаций. Другое направление основывается на статистических методах и может учитывать поликристаллическое или зернистое строение материалов. Третье направление связано с исследованием разрушения, рассматриваемого как результат развития микротрещин. Эти направления в известной степени взаимосвязаны и дополняют друг друга при исследовании процесса разрушения в целом. Феноменологический подход к вопросу разрушения базируется на следующих положениях. Разрушение сводится к двум основным типам: разрушение путем отрыва и разрушение путем сдвига. Разрушение путем отрыва связывается с действием нормальных растягивающих напряжений или удлинений, а разрушение путем сдвига - с действием касательных напряжений. У металлов хрупкое разрушение обычно связано с отрывом, пластическое - со сдвигом. Отрыв может быть осуществлен без предварительной пластической деформации, так как значительные растягивающие напряжения могут возникать при очень малых одновременно действующих касательных напряжениях, недостаточных для возникновения пластических деформаций. Для разрушения путем сдвига необходимы значительные касательные напряжения, которые до разрушения могут вызвать развитие пластических деформаций. В камне оба типа разрушения происходят, как правило, хрупко.

обсудить на форуме

объявления: стройка и ремонт

Поделитесь ссылкой в социальных сетях