Види деформацій

Внаслідок дії на конструкції різного виду навантажень, вони деформуються, тобто змінюють свою первісну форму. Розрізняють наступні види деформацій:

- розтягу та стиску;

- зсуву або зрізу;

- кручення;

- згину.

Деформації розтягу або стиску виникають, наприклад, у випадку, коли до стержня вздовж його вісі прикладені протилежно спрямовані сили (рис.27,а). При цьому відбувається поступове переміщення перерізів вздовж осі стержня. При розтязі його довжина збільшується, при стиску – зменшується. Відношення величини приросту або укорочення довжини стержня до його початкової довжини називають відносною повздовжньою деформацією стержня:

Розтяг (стиск) матеріала в одному напрямку супроводжується зменшенням (збільшенням) розмірів по іншим напрямкам, перпендикулярним напрямку розтягу (стиску) (рис.27,б). Відносна поперечна деформація буде визначатися за формулою:

.

Відношення відносної поперечної деформації до повздовжньої визначає коефіцієнт лінійної деформації (коефіцієнт Пуасона):

.

Для різних матеріалів коефіцієнт Пуасона змінюється в межах: .

В умовах розтягу або стиску зв'язок між напруженнями та деформаціями описується на основі закону Гука:

,

де Е – модуль пружності, що характеризує фізичні властивості матеріала.

Для ізотропних матеріалів, параметри Е та повністю характеризують їх пружні властивості.

В будівництві деформацій стиску та розтягу зазнають колони, стержні ферм т.і. конструкції.

а б

Рис. 27

Зсув, або зріз, виникає, коли зовнішні сили зміщують два паралельних плоских переріза стержня одне відносно іншого при незмінній відстані між ними. Величина зсуву називається абсолютним зсувом (рис.28). Відношення абсолютного зсуву до відстані між поверхнями що зміщуються (тангенс кута ) називають відносним зсувом. Внаслідок малості кута можна вважати:

Рис.28

Кручення виникає при дії на стержень зовнішніх сил, утворюючих момент відносно його вісі (рис.29). Деформація кручення супроводжується повертанням поперечних перерізів стержня один відносно іншого навколо його вісі. Кут повертання одного перерізу стержня відносно іншого, які знаходяться на відстані , називають кутом закручування на відстані . Відношення кута закручування до довжини називають відносним кутом закручування:

.

Рис.29

Деформації згину полягають у зміні кривизни осі стержня (рис.30). В прямих стержнях переміщення точок, що спрямовані перпендикулярно до початкового положення вісі називають прогинами . Найбільша величина прогину позначається . Кути повороту перерізів відносно своїх початкових положень позначають . На згин працюють перекриття будівель.

В багатьох випадках деформації конструкцій являють собою сполучення вищеназваних видів деформацій

Рис.30