Виды деформации

Деформация — изменение взаимного положения частиц тела, связанное с их перемещением друг относительно друга. Деформация представляет собой результат изменения межатомных расстояний и перегруппировки блоков атомов. Обычно деформация сопровождается изменением величин межатомных сил, мерой которого является упругое механическое напряжение.
Деформации разделяют на обратимые (упругие) и необратимые (пластические, ползучести). Упругие деформации исчезают после окончания действия приложенных сил, а необратимые — остаются. В основе упругих деформаций лежат обратимые смещения атомов металлов от положения равновесия(другими словами, атомы не выходят за пределы межатомных связей); в основе необратимых — необратимые перемещения атомов на значительные расстояния от исходных положений равновесия(т.е. выход за рамки межатомных связей, после снятия нагрузки переориентация в новое равновестное положение).
Пластические деформации — это необратимые деформации, вызванные изменением напряжений. Деформации ползучести — это необратимые деформации, происходящие с течением времени. Способность веществ пластически деформироваться называется пластичностью. При пластической деформации металла одновременно с изменением формы меняется ряд свойств — в частности, при холодном деформировании повышается прочность.

Наиболее простые виды деформации тела в целом:растяжение-сжатие,сдвиг,изгиб,кручение.

Вследствие действия нагрузки или изменения температуры реальные тела деформируются, т.е. изменяют свои форму и размеры. При деформировании тела его точки перемещаются в пространстве относительно своего исходного положения.

При погрузке твердого тела в нем возникают внутренние силы взаимодействия между частицами, которые противодействуют внешним силам. Деформации бывают упругие, т.е. такие, которые исчезают после прекращения действия сил, вызвавших их, и пластические (остаточные), - те, что не исчезают.

При увеличении нагрузки внутренние силы также растут, но до определенного предела, которая зависит от свойств материала. Наступает момент, коли уж тело не способно сопротивляться росту нагрузки. Тогда оно разрушается.

Пример деформации растяжения стержня

В сопротивлении материалов изучают следующие основные виды деформаций стержня: растяжение-сжатие, сдвиг (срез), кручение и изгиб. Рассматриваются и более сложные виды деформаций, получаемых сочетанием перечисленных.

· Деформация растяжения-сжатия

Растяжение или сжатие возникает тогда, когда к стержню вдоль оси приложены противоположно направленные силы. При этом происходит перемещение сечений вдоль оси стержня при растяжении удлиняется а при сжатии укорачивается. Изменение Δl исходной длины l называют абсолютным удлинением при растяжении (абсолютным укорочением при сжатии). Отношение абсолютного удлинения (укорочения) Δl к исходной длины l стержня называют средним относительным удлинением и, как правило обозначают ε

На растяжение или сжатие работают многие элементы конструкций: стержни ферм, колонны, штоки поршневых машин, стяжные винты и т.д..

· Деформация сдвига (среза)

Деформация сдвига

Смещение или срез возникает тогда, когда внешние силы смещают два параллельных плоских сечения друг друга при неизменном расстоянии между ними. Смещение а (см. рис.) Называют абсолютным смещением. Отношение абсолютного сдвига к расстоянию h между плоскостями, смещаются (тангенс угла γ) называют относительным смещением. Вследствие малости угла γ при упругих деформациях его тангенс считают равным углу перекоса рассматриваемого элемента

Относительное смещение является угловой деформацией, которая характеризует перекос элемента. На сдвиг и срез работают заклепки и болты, скрепляющие элементы, внешние силы пытаются сдвинуть друг друга.

· Деформация кручения

Деформация кручения

Кручение возникает при действии на стержень внешних сил, которые образуют момент относительно оси стержня (см. рис.). Деформация кручения сопровождается поворотом сечений стержня относительно друг друга вокруг его оси. Угол поворота одного сечения стержня относительно другого, находящегося на расстоянии l, называют углом закручивания на длине l. Отношение угла закручивания α к длине l называют относительным углом закручивания:

На кручение работают валы, шпиндели станков и др..

· Деформация гибки

Деформация изгиба балки

Деформация изгиба (см. рис.) Заключается в искривлении оси прямого стержня или в изменении кривизны кривой стержня. В прямых стержнях перемещения точек δ направленных перпендикулярно к исходному положению оси, называют прогибами. На изгиб работают оси железнодорожных вагонов, рессоры, зубышестерен, балки межэтажных перекрытий, рычаги и др..