Деформация что это такое

Твердые тела способны в течение длительного времени сохранять неизменной свою форму и объем, в отличие от жидких и газообразных. Было подсчитано, что характерная скорость перемещения при этом составляла 0,8 мм в год. Второе уточнение состоит в том, что все твердые тела изменяют свою форму и размеры, если на них действуют внешние нагрузки.

Дорогие читатели! Наши статьи рассказывают о типовых способах решения проблем со здоровьем, но каждый случай носит уникальный характер.

Если вы хотите узнать, как решить именно Вашу проблему - начните с программы похудания. Это быстро, недорого и очень эффективно!


Узнать детали

Значение слова «деформация»

Деформацией от лат. Деформации бывают разных видов: растяжения, сжатия, сдвига, изгиба, кручения. В жидкостях и газах возможны только деформации объемного сжатия и растяжения, т. Если, например, пружину несколько растянуть, а затем отпустить, то она снова примет свою первоначальную форму.

Но ту же пружину можно растянуть настолько, что после того как ее отпустят, она так и останется растянутой. Пластические деформации применяют при лепке из пластилина и глины, при обработке металлов — ковке, штамповке. Сила упругости возникает и при растяжении например, если подвесить гирю на нить , и при изгибе, и при других видах деформации. Так как тело гиря неподвижно, значит, силы, действующие на него, уравновешены, т.

Это и есть сила упругости. В случае когда деформация тела незаметна и изменением размеров опоры можно пренебречь, силу упругости называют силой реакции опоры. Силы упругости возникают всегда при попытке изменить форму или объем твердого тела, при изменении объема жидкости или газа.

Новый учебный год. Попробовать бесплатно. Домашняя школа и экстернат. Открытые мероприятия. Учебник Избранные статьи. Понятие о деформациях.

Следующая статья. Сила упругости. Закон Гука. О Фоксфорде. Партнерская программа. Правовая информация. Сведения об образовательной организации. Домашняя школа. Подготовка к олимпиадам. Пробные ЕГЭ. Карта сайта.

Деформация представляет собой результат изменения межатомных расстояний и перегруппировки блоков атомов.

Понятие о деформациях

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 неупругие, пластические, ползучести.

Способность веществ пластически деформироваться называется пластичностью. 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.

Деформация физического тела вполне определяется, если известен вектор перемещения каждой его точки. У жидкостей и газов, частицы которых легкоподвижны, исследование деформации заменяется изучением мгновенного распределения скоростей.

Деформация твёрдого тела может явиться следствием фазовых превращений, связанных с изменением объёма , теплового расширения, намагничивания магнитострикция , появления электрического заряда пьезоэлектрический эффект или же результатом действия внешних сил.

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. 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 некоторого предела предел упругости. Природа пластической деформации может быть различной в зависимости от температуры , продолжительности действия нагрузки или скорости деформации.

При неизменной нагрузке, приложенной к телу, деформация изменяется со временем; это явление называется ползучестью. С возрастанием температуры скорость ползучести увеличивается. Частными случаями ползучести являются релаксация и упругое последействие.

Одной из теорий, объясняющих механизм пластической деформации , является теория дислокаций в кристаллах. Сплошность то есть способность заполнять весь объём, занимаемый материалом тела, без всяких пустот является одним из основных свойств, приписываемых реальным телам. Понятие сплошности относится также к элементарным объёмам, на которые можно мысленно разбить тело.

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. Простейшей элементарной деформацией или относительной деформацией является относительное удлинение некоторого элемента:.

Физическая величина, равная модулю разности конечной и изначальной длины изменения размера деформированного тела, называется абсолютной деформацией [1] :. 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 обычно производятся с помощью тензометров. Кроме того, широко применяются резистивные тензодатчики , поляризационно-оптический метод исследования напряжения, рентгеноструктурный анализ. Механические свойства твёрдых тел. Что такое wiki. Она открыта для любого пользователя. Вики это библиотека, которая является общественной и многоязычной. Основа этой страницы находится в Википедии.

E-mail: admin wiki. Усталость материала.

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: ШИШКА НА НОГЕ ВЫШЕ ПЯТКИ или что такое деформация Хаглунда Алексей Олейник #footclinic

Деформация: виды деформации, пределы упругости и прочности

Частицы, из которых состоят твердые тела как аморфные, так и кристаллические постоянно совершают тепловые колебания около положений равновесия.

В таких положениях энергия их взаимодействия минимальная. Если расстояние между частицами уменьшается, начинают действовать силы отталкивания, а если увеличиваться — то силы притяжения. Именно этими двумя силами обусловлены все механические свойства, которыми обладают твердые тела. Если твердое тело изменяется под воздействием внешних сил, то частицы, из которых оно состоит, меняют свое внутреннее положение. Такое изменение называется деформацией.

Рисунок 3. Некоторые виды деформаций твердых тел: 1 — деформация растяжения; 2 — деформация сдвига; 3 — деформация всестороннего сжатия. Первый вид — растяжение или сжатие — является наиболее простым видом деформации. Взаимосвязь, существующая между силами и удлинением, обусловлена геометрическими размерами тела в первую очередь толщиной и длиной , а также механическими свойствами вещества. Если мы разделим величину абсолютного удлинения на первоначальную длину твердого тела, мы получим величину его относительного удлинения относительной деформации.

Если учесть, в каком именно направлении внешняя сила действует на тело, то мы можем записать, что F будет больше нуля при растяжении и меньше нуля при сжатии.

Величину механического напряжения принято выражать в паскалях П а и измерять в единицах давления. Важно понимать, как именно механическое напряжение и относительная деформация связаны между собой. Если отобразить их взаимоотношения графически, мы получим так называемую диаграмму растяжения.

При этом нам нужно отмерить величину относительной деформации по оси x , а механическое напряжение — по оси y. На рисунке ниже представлена диаграмма растяжения, типичная для меди, мягкого железа и некоторых других металлов. Типичная диаграмма растяжения для пластичного материала. Голубая полоса — область упругих деформаций. На графике это показано на участке O a.

Если напряжение снять, то деформация исчезнет. Линейный характер связи сохраняется до определенного предела. На графике он обозначен точкой a.

Слишком сложно? В формуле содержится так называемый модуль Юнга, обозначенный буквой E. Если мы продолжим увеличивать напряжение на твердое тело, то линейный характер связи нарушится. Это видно на участке a b. Сняв напряжение, мы также увидим практически полное исчезновение деформации, то есть восстановление формы и размеров тела.

Предел упругости — максимальное напряжение, после снятия которого тело восстановит свою форму и размер. После перехода этого предела восстановления первоначальных параметров тела уже не происходит. Когда мы снимаем напряжение, у тела остается так называемая остаточная пластическая деформация. Обратите внимание на участок диаграммы b c , где напряжение практически не увеличивается, но деформация при этом продолжается. Это свойство называется текучестью материала.

Предел прочности — максимальное напряжение, которое способно выдержать твердое тело, не разрушаясь. Если диаграмма напряжения материала имеет вид, соответствующий тому, что показан на графике, то такой материал называется пластичным. У них обычно деформация, при которой происходит разрушение, заметно больше области упругих деформаций. К пластичным материалам относится большинство металлов. Если материал разрушается при деформации, которая превосходит область упругих деформаций незначительно, то он называется хрупким.

Такими материалами считаются чугун, фарфор, стекло и др. Деформация сдвига имеет аналогичные закономерности и свойства. Ее отличительная особенность состоит в направлении вектора силы: он направлен по касательной относительно поверхности тела.

Для малых деформаций действует следующая формула:. Буквой G в формуле обозначен коэффициент пропорциональности, также называемый модулем сдвига. Обычно для твердого материала он примерно в 2 - 3 раза меньше, чем модуль Юнга. Когда мы имеем дело с жидкими и газообразными веществами, то важно помнить, что у них модуль сдвига равен 0. При деформации всестороннего сжатия твердого тела, погруженного в жидкость, механическое напряжение будет совпадать с давлением жидкости p.

При малых деформациях. Буквой B обозначен коэффициент пропорциональности, называемый модулем всестороннего сжатия. Такому сжатию можно подвергнуть не только твердое тело, но и жидкость и газ.

Это подтверждает, что твердые тела благодаря жесткой кристаллической решетке обладают гораздо меньшей сжимаемостью по сравнению с жидкостью, в которой атомы и молекулы связаны между собой не так плотно. Газы могут сжиматься еще лучше, чем тела и жидкости. От значения модуля всестороннего сжатия зависит скорость, с которой звук распространяется в данном веществе.

Оформить заявку. Цены и сроки Способы оплаты О компании Блог Контакты. Справочник Справочник Онлайн-калькуляторы Тесты с ответами.

Справочник Физика Молекулярно-кинетическая теория Деформация. Как работает сервис. Определение 1 Если твердое тело изменяется под воздействием внешних сил, то частицы, из которых оно состоит, меняют свое внутреннее положение. Относительная деформация тела растет при его растяжении и соответственно уменьшается при сжатии. Деформация, исчезающая при снятии напряжения, называется упругой. Всё ещё сложно?

Все услуги. Предыдущая статья Кристаллические и аморфные тела Следующая статья Испарение, конденсация, кипение. Доверь это кандидату наук! Узнать стоимость.

Изменение размеров и формы тела под действием механических сил, в результате усадки материала и других причин. Источник печатная версия : Словарь русского языка: В 4-х т.

ДЕФОРМАЦИЯ

Твердые тела способны в течение длительного времени сохранять неизменной свою форму и объем, в отличие от жидких и газообразных. Было подсчитано, что характерная скорость перемещения при этом составляла 0,8 мм в год. Второе уточнение состоит в том, что все твердые тела изменяют свою форму и размеры, если на них действуют внешние нагрузки. Эти изменения формы и размеров называют деформациями твердого тела, причем деформации могут быть большими например, при растяжении резинового шнура или при изгибе стальной линейки или малыми, незаметными для глаза например, деформации гранитного постамента при установке памятника.

С точки зрения внутреннего строения многие твердые тела являются поликристаллическими, то есть состоят из мелких зерен, каждое из которых является кристаллом, имеющим решетку определенного типа. Стекловидные материалы и многие пластмассы не имеют кристаллической структуры, но их молекулы очень тесно связаны между собой и это обеспечивает сохранение формы и размеров тела. Если на твердое тело действуют внешние силы например, стержень растягивается двумя силами, рис.

Если нагрузки убрать, стержень восстанавливает прежнюю длину. Такие деформации называются упругими, они не превышают долей процента. При возрастании растягивающих сил может быть два исхода опыта: образцы из стекла, бетона, мрамора и т. В образцах из стали, меди, алюминия наряду с упругими появятся пластические деформации, которые связаны с проскальзыванием сдвигом одних частиц материала относительно других.

Величина пластических деформаций обычно составляет несколько процентов. Особое место среди деформируемых твердых тел занимают эластомеры — каучукоподобные вещества, допускающие огромные деформации: резиновую полоску можно вытянуть в 10 раз, без разрывов и повреждений, а после разгрузки первоначальный размер восстанавливается практически мгновенно. Длинные многократно изогнутые молекулы способны распрямляться за счет гибкости атомных цепочек; при этом расстояния между атомами не меняются, и малые силы достаточны для получения больших деформаций за счет частичного распрямления молекул.

Тела деформируются под действием приложенных к ним сил, под влиянием изменения температуры, влажности, химических реакций, облучения нейтронами.

Проще всего понять деформацию под действием сил — часто их называют нагрузками: балка, закрепленная по концам на опорах и нагруженная в середине, изгибается — деформация изгиба; при просверливании отверстия сверло испытывает деформацию кручения; когда мяч накачивают воздухом, он сохраняет шаровую форму, но увеличивается в размерах.

Земной шар деформируется, когда по его поверхностному слою идет приливная волна. Даже эти простые примеры показывают, что деформации тел могут быть очень различными. Обычно детали конструкций в нормальных условиях испытывают малые деформации, при которых и форма их почти не изменяется. Наоборот, при обработке давлением — при штамповке или прокатке — происходят большие деформации, в результате которых форма тела существенно изменяется; например, из цилиндрической заготовки получается стакан или даже деталь очень сложной формы при этом заготовку часто нагревают, что облегчает процесс деформирования.

Самым простым для понимания и математического анализа является деформирование тела при малых деформациях. Как это принято в механике, рассматривается некоторая произвольно выбранная точка М тела. Перед началом процесса деформирования мысленно выделяется малая окрестность этой точки, имеющая простую форму, удобную для изучения, например, шар радиуса D R или куб со стороной D a , причем так, чтобы точка M оказалась центром этих тел.

Несмотря на то, что тела различной формы под влиянием внешних нагрузок и других причин получают весьма разнообразные деформации, оказывается, что малая окрестность любой точки деформируется по одному и тому же правилу закону : если малая окрестность точки M имела форму шара, то после деформации она становится эллипсоидом; аналогично, куб становится косым параллелепипедом обычно говорят, что шар переходит в эллипсоид, а куб — в косой параллелепипед.

Именно это обстоятельство одинаково во всех точках: эллипсоиды в разных точках, конечно, получаются разными и по-разному повернутыми. То же касается и параллелепипедов. Если в недеформированной сфере мысленно выделить радиальное волокно, то есть материальные частицы, расположенные на некотором радиусе, и проследить за этим волокном в процессе деформирования, то обнаруживается, что это волокно все время остается прямым, но изменяет свою длину — удлиняется или укорачивается.

Важную информацию можно получить следующим образом: в недеформированной сфере выделяются два волокна, угол между которыми — прямой. После деформации угол, вообще говоря, станет отличным от прямого. Изменение прямого угла называется сдвиговой деформацией или сдвигом. Суть этого явления удобнее рассмотреть на примере кубической окрестности, при деформации которой квадратная грань переходит в параллелограмм — этим объясняется название сдвиговой деформации.

Можно сказать, что деформация окрестности точки M известна полностью, если для любого радиального волокна, выбранного до деформации, можно найти его новую длину, и для двух любых таких взаимно перпендикулярных волокон — угол между ними после деформации. Отсюда следует вывод, что деформация окрестности известна, если известны удлинения всех волокон и все возможные сдвиги, то есть требуется бесконечно большое количество данных.

На самом деле деформация частицы происходит очень упорядоченно — ведь шар переходит в эллипсоид а не разлетается на кусочки и не превращается в нить, которая завязывается узлами. Эта упорядоченность выражается математически теоремой, суть которой состоит в том, что удлинения любого волокна и сдвиг для любой пары волокон можно вычислить причем довольно просто , если известны удлинения трех взаимно перпендикулярных волокон и сдвиги — изменения углов между ними.

И конечно, суть дела совершенно не зависит от того, какая форма выбрана для частицы — шаровая, кубическая или какая-нибудь еще. Для более конкретного и более строгого описания картины деформации вводится система координат например, декартовых OXYZ , выбирается в теле некоторая точка M и ее окрестность в виде куба с вершиной в точке M , ребра которого параллельны осям координат.

Относительное удлинение ребра, параллельного оси OX , — e xx В этом обозначении индекс x повторен дважды: так принято обозначать элементы матриц. Если рассматриваемое ребро куба имело длину a , то после деформации его длина изменится на величину удлинения D a x , при этом относительное удлинение, введенное выше, выразится как. Аналогичный смысл имеют величины e yy и e zz. Эта матрица называется тензором малых деформаций, записанным в системе координат OXYZ.

В другой системе координат с тем же началом этот же тензор будет выражаться другой матрицей, с компонентами. Оси координат новой системы составляют с осями координат старой системы набор углов, косинусы которых удобно обозначить так, как это сделано в следующей таблице:. Здесь, для краткости, матрица обозначена символом e ij , где индексы i , j соответствуют любому попарному сочетанию индексов x , y , z ; существенно, что индексов обязательно два.

Число индексов называется рангом тензора или его валентностью. В этом смысле вектор оказывается тензором первого ранга его компоненты имеют один индекс , а скаляр можно рассматривать как тензор нулевого ранга, не имеющий индексов; в любой системе координат скаляр имеет, очевидно, то же самое значение.

Важная и интересная особенность: можно просто проверить по формулам преобразования координат, что средняя в смысле среднего арифметического деформация удлинения одинакова в любой системе координат, то есть.

Другими словами, все компоненты тензора e ij изменились при переходе к новой системе, а их сумма имеет прежнее значение, которое имеет простой физический смысл: если до деформации частица имела объем V , а после деформации он изменился на величину D V , то. Комбинации компонент тензора, которые не изменяют своего значения при переходе к новой системе координат, называются инвариантами этого тензора. Таким образом,.

Инвариантом является не только средняя деформация удлинения, но и среднеквадратичная деформация e u , определяемая по формуле:. Если это справедливо для всех точек тела, то говорят, что оно несжимаемо. Это обстоятельство а также то, что суммой матриц тензоров называется матрица-тензор, элементы которой суть суммы соответствующих элементов слагаемых позволяет разделить тензор деформации на две части: объемную деформацию и остальную, при которой объем не изменяется.

Эта вторая часть, таким образом, является чисто сдвиговой. Первый тензор в правой части равенства называется шаровым, второй — девиатором от лат. Ильюшин А. Сопротивление материалов.

Почему мы не проваливаемся сквозь пол? Основы теории упругости, пластичности и ползучести. Поиск статьи в Энциклопедии Кругосвет. География Геология Страны мира. Медицина Спорт. Также по теме:. Проверь себя! Разделы энциклопедии.

Что такое деформация? Виды деформации

С процессом деформации человек начинает сталкиваться с первых дней своей жизни. Она позволяет нам чувствовать прикосновения. Ярким примером деформации из детства можно вспомнить пластилин.

Существуют разные виды деформации. Физика рассматривает и изучает каждый из них. Для начала введём определение самого процесса, а затем постепенно рассмотрим возможные классификации и виды деформации, которые могут возникать в твёрдых объектах.

Деформация - это процесс перемещения частиц и элементов тела относительно взаимного местоположения в теле. Проще говоря, это физическое изменение внешних форм какого-либо объекта. Есть следующие виды деформации:. Как и любую другую физическую величину, деформацию можно измерить. В простейшем случае используется следующая формула:. В общем случае можно выделить следующие виды деформации: упругие и неупругие.

Упругие, или обратимые, деформации исчезают после того, как пропадает воздействующая на них сила. Основа этого физического закона используется в силовых тренажёрах, например, в эспандере.

Если говорить о физической составляющей, то в основе лежит обратимое смещение атомов - они не выходят за пределы взаимодействия и рамки межатомных связей. Неупругие необратимые деформации, как вы понимаете, являются противоположным процессом. К этому типу воздействия относится и деформация металлов. При таком типе изменения формы зачастую могут меняться и другие свойства материала.

Например, при деформации, вызванной охлаждением, может увеличиться прочность изделия. Как уже было сказано, существуют различные виды деформации. Они подразделяются по характеру изменения формы тела. В механике сдвигом называют такое изменение формы, при котором нижняя часть бруса закреплена неподвижно, а сила прикладывается касательно к верхней поверхности.

Относительная деформация сдвига определяется по следующей формуле:. Если виды механических деформаций разделяли бы по сложности вычислений, то этот занял бы первое место. Такой вид изменения формы тела возникает при воздействии на него двух сил. При этом смещение любой точки тела происходит перпендикулярно к оси воздействующих сил.

Говоря о таком типе деформации, следует упомянуть следующие величины, подлежащие вычислению:. Это вид деформации, возникающий при изменении положения и формы осей бруса.

Он также подразделяется на два типа - косой и прямой. Прямой изгиб - это такой вид деформации, при котором действующая сила приходится прямо на ось рассматриваемого бруса, в любом другом случае речь идёт о косом изгибе.

Различные виды деформации, физика которых достаточно хорошо изучена, редко используются для решения различных задач. Однако при обучении в школе один из них зачастую применяется для определения уровня знаний учеников. Кроме этого названия, у данного типа деформации также присутствует другое, которое звучит так: линейное напряженное состояние.

Растяжение сжатие происходит, если сила, воздействующая на объект, проходит через центр его массы. Если говорить о визуальном примере, то растяжение приводит к увеличению длины стержня иногда к разрывам , а сжатие - к уменьшению длины и возникновению продольных изгибов. Напряжение, вызываемое таким видом деформации, прямо пропорционально силе, воздейсвующей на тело, и обратно пропорционально площади поперечного сечения бруса.

Основной закон, рассматриваемый при деформации тела. Согласно ему, деформация, возникающая в теле, прямо пропорциональна воздействующей силе. Единственная оговорка заключается в том, что он применим только при малых значениях деформации, поскольку при больших значениях и превышении предела пропорциональности эта связь становится нелинейной.

В простейшем случае для тонкого растяжимого бруска закон Гука имеет следующий вид:. Если с двумя величинами всё понятно, то коэффициент к зависит от нескольких факторов, таких как материал изделия и его размеры. Его значение также можно вычислить по следующей формуле:. На самом деле существует множество способов вычисления деформации предмета.

Различные виды деформации используют разные коэффициенты. Виды деформации отличаются не только по форме результата, но и по силам, воздействующим на объект, а для вычислений вам потребуются недюжинные усилия и знания в области физики. Надеемся, что эта статья поможет вам разобраться в понимании базовых физических законов, а также позволит продвинуться немного дальше в изучении этого раздела физики.

Автор Антон Кисленков February 27, Обсудить 0. Похожие статьи Деформационный шов: типы и устройство Как выбрать ортопедический реклинатор? Тазобедренный сустав: замена и дальнейшая реабилитация Искривление полового члена: причины, симптомы и особенности лечения Ортопедические стельки: отзывы, виды, как выбрать Метод конечных элементов и его применение Классификация, виды обоев и их характеристика.

ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Основы Сопромата. Виды деформаций

Комментариев: 1

  1. Нет комментариев.