Muodonmuutos

Muodonmuutos ( lat.  deformatio  - "vääristymä") - kehon hiukkasten suhteellisen sijainnin muutos, joka liittyy niiden liikkumiseen suhteessa toisiinsa voiman vaikutuksesta, jossa keho vääristää muotoaan. Yleensä muodonmuutosta seuraa atomien välisten voimien arvojen muutos, jonka mittana on elastinen mekaaninen jännitys.

Muodonmuutostyypit jaetaan palautuviin (elastisiin) ja peruuttamattomiin (muovi, viruma). Palautuvat muodonmuutokset häviävät käytettyjen voimien toiminnan päätyttyä, kun taas palautumattomat muodonmuutokset jäävät jäljelle. Palautuvat muodonmuutokset perustuvat kehon atomien siirtymiseen tasapainoasennosta, ja palautumattomat muodonmuutokset perustuvat atomien palautumattomiin siirtymiin etäisyyksillä alkutasapainoasennoista (kuorman poistamisen jälkeen tapahtuu uudelleensuuntautuminen uuteen tasapainoasentoon). Muodonmuutos määritellään epämuodostuneen esineen pituuden muutoksen suhteena sen alkuperäiseen pituuteen. Muodonmuutoksilla ei ole fyysistä ulottuvuutta. Muodonmuutostyypit: leikkaus, puristus, murskaus, taivutus, vääntö, leikkaus.

Muodonmuutosten fyysiset ja mekaaniset perusteet

Muodonmuutos on kehon hiukkasten suhteellisen sijainnin muutos, joka liittyy niiden liikkeeseen suhteessa toisiinsa voiman vaikutuksesta, jossa kiinteä kappale vääristää muotoaan. Muodonmuutos on seurausta atomien välisten etäisyyksien muutoksesta ja atomilohkojen uudelleenjärjestelystä [1] . Tyypillisesti muodonmuutosta seuraa atomien välisten voimien arvojen muutos , jonka mittana on elastinen mekaaninen jännitys [2] .

Kiinteän kappaleen muodonmuutos voi johtua seuraavista:

• Tilavuuden muutokseen liittyvät vaihemuutokset ;
• lämpölaajeneminen;
• Magnetisointi ( magnetostriktio );
• Sähkövarauksen esiintyminen ( pietsosähköinen vaikutus );
• Ulkoisten voimien tulos.

Veto-puristusmuodonmuutos

Kiinteän esineen jännitystä tai puristusta voidaan kuvata lausekkeella:

missä:

•  on elementin pituus muodonmuutoksen jälkeen;
•  on tämän elementin alkuperäinen pituus.

Käytännössä pienet muodonmuutokset ovat yleisempiä - sellaisia, että .

Fysikaalista määrää, joka on yhtä suuri kuin epämuodostuneen kappaleen lopullisen ja alkupituuden (koon muutoksen) välisen eron moduuli, kutsutaan absoluuttiseksi muodonmuutokseksi [3] :

Keskirasitus - kutsutaan sisäisten voimien jakautumisen intensiteetiksi [4] .

Muodonmuutostyypit

Deformaatiot jaetaan:

• Elastinen muodonmuutos on Hooken lain [5] kuvaama palautuva muodonmuutos , jossa kohdistettujen voimien päätyttyä siirtyneet atomien väliset sidokset palaavat alkuperäiseen asentoonsa.

• Plastinen muodonmuutos on palautumaton muodonmuutos, jossa kohdistettujen voimien päätyttyä tapahtuu atomien välisten sidosten palautumaton siirtyminen. Metallin plastisen muodonmuutoksen aikana useat ominaisuudet muuttuvat samanaikaisesti muodon muutoksen kanssa - erityisesti kylmämuodonmuutoksen aikana lujuus kasvaa . Muovisen muodonmuutoksen luonne voi olla erilainen riippuen lämpötilasta , kuormituksen kestosta tai venymänopeudesta. Yksi plastisen muodonmuutoksen mekanismia selittävistä teorioista on kiteiden dislokaatioiden teoria . Kaikilla todellisilla kiinteillä aineilla, jotka ovat enemmän tai vähemmän muodonmuutoksia, on plastisia ominaisuuksia. Tietyissä olosuhteissa kappaleiden plastiset ominaisuudet voidaan jättää huomiotta, kuten tehdään elastisuusteoriassa. Kiinteää kappaletta voidaan pitää elastisena riittävällä tarkkuudella, eli siinä ei esiinny havaittavia plastisia muodonmuutoksia ennen kuin kuorma ylittää kimmorajan .

• Materiaalien viruminen  - peruuttamattomia muodonmuutoksia, jotka tapahtuvat ajan myötä jatkuvalla kuormituksella. Lämpötilan noustessa ryömintänopeus kasvaa. Erityisiä virumistapauksia ovat rentoutuminen ja elastinen jälkivaikutus .

Kehon muodonmuutostyypit jaetaan:

• jännitys-puristus ;
• vaihto ;
• mutka ;
• vääntö .

Useimmissa käytännön tapauksissa havaittu muodonmuutos on useiden samanaikaisten yksinkertaisten muodonmuutosten yhdistelmä. Lopulta kaikki muodonmuutokset voidaan vähentää kahteen yksinkertaisimpiin: jännitys (tai puristus) ja leikkaus .

• Muodonmuutostyypit

• Puristus

• venyttely

• Siirtää

• Vääntö

• mutka

Muodonmuutosta kutsutaan elastiseksi , jos se katoaa sen aiheuttaneen kuormituksen poistamisen jälkeen (eli runko palaa alkuperäiseen kokoonsa ja muotoonsa), ja muoviksi, jos muodonmuutos ei katoa kuormituksen poistamisen jälkeen (tai katoaa epätäydellisesti).

Muodonmuutostutkimus

Fyysisen kappaleen muodonmuutos määritetään, jos sen jokaisen pisteen siirtymävektori tunnetaan.

Kiinteän olomuodon fysiikka - tutkivat kiinteiden aineiden muodonmuutoksia rakenteellisten ominaisuuksien yhteydessä.

Elastisuuden ja plastisuuden teoria - huomioi siirtymät ja jännitykset muotoaan muuttavissa kiinteissä aineissa. Runkoja käsitellään "kiinteinä".

Muovautuvan kiinteän kappaleen mekaniikka käsittelee tasapainotilojen ja siirtymien tutkimusta todellisissa kappaleissa ottaen huomioon hiukkasten välisten etäisyyksien muutokset siirtymäprosessissa. Tässä tapauksessa todellisia kappaleita pidetään kiinteinä [4] .

Jatkuvuus - Jatkuvuus ymmärretään kehon aineellisina esineinä, jotka vievät koko tilan tilavuuden jatkuvalla tavalla, jota rajoittavat jatkuvat pinnat [4] . Keho on jatkuva, jos se täyttää jatkuvuuden ehdot [5] . Jatkuvuuden käsite koskee myös alkeistilavuuksia, joihin ruumis voidaan jakaa henkisesti.

Hooken laki - kuvaa muotoaan muuttavan kiinteän aineen käyttäytymistä elastisella vyöhykkeellä.

Nesteillä ja kaasuilla, joiden hiukkaset ovat helposti liikkuvia, muodonmuutostutkimus korvataan nopeuksien hetkellisen jakautumisen tutkimuksella.

Kahden vierekkäisen äärettömän pienen tilavuuden keskipisteiden välisen etäisyyden muutoksen tulee olla pieni verrattuna tämän etäisyyden alkuarvoon.

Muodonmuutosmittaus

Muodonmuutosta mitataan joko testattaessa materiaaleja niiden mekaanisten ominaisuuksien määrittämiseksi tai tutkittaessa rakennetta luontoissuorituksina tai malleilla jännitysten suuruuden arvioimiseksi.

Elastiset muodonmuutokset ovat hyvin pieniä ja niiden mittaus vaatii suurta tarkkuutta.

Venymämittausta kutsutaan venymämittariksi .

Deformaatiomittaukset suoritetaan käyttämällä:

• venymämittarit ;
• venymämittarit ;
• Polarisaatio-optinen menetelmä jännitteen tutkimiseen;
• Röntgendiffraktioanalyysi .

Paikallisten plastisten muodonmuutosten mittaamiseen käytetään verkkotuotteen pinnalla uurretusta, materiaalina helposti halkeilevaa lakkaa tai särkyviä tiivisteitä.

Kirjallisuus

• Rabotnov Yu. N. Materiaalien lujuus. - M .: Fizmatgiz, 1962.
• Kuznetsov V.D. Kiinteän olomuodon fysiikka. - 2. painos - Tomsk, 1941-1947. - V. 2-4.
• Sedov LI Johdatus jatkumomekaniikkaan. - M .: Fizmatgiz, 1962.
• Muodonmuutos // Suuri Neuvostoliiton tietosanakirja (30 nidettä) / A. M. Prokhorov (päätoimittaja). - 3. painos - M . : Sov. Encyclopedia, 1972. - T. VIII. - S. 175. - 592 s.

Katso myös

• Polarisoitu valomalli  on malli rakenteiden ja niiden elementtien jännitystilojen tutkimiseen.
• Hooken laki
• Youngin moduuli
• poissonin luku
• Ontuva vakio
• Leikkausmuodonmuutos
• Elastinen muodonmuutos
• Materiaalien rypistyminen

Linkit

• Metallien plastinen muodonmuutos  - Opetusfilmi. Tuotanto Sojuzvuzfilm.

Muistiinpanot

1. ↑ Gulyaev A.P. Metallurgy. Oppikirja lukioille. - 6. - M .: Metallurgy, 1985. - S. 54-71. — 544 s.
2. ↑ Suuri Neuvostoliiton tietosanakirja. - 2. - Suuri Neuvostoliiton tietosanakirja. - T. 14. - S. 183-185.
3. ↑ Kiinteät aineet ja niiden ominaisuudet (§ 4. Kiinteiden aineiden mekaaniset ominaisuudet) (pääsemätön linkki) . Haettu 2. maaliskuuta 2016. Arkistoitu alkuperäisestä 15. maaliskuuta 2016. (määrätön) 
4. ↑ 1 2 3 Tolokonnikov L. A. Muovaavan kiinteän kappaleen mekaniikka: oppikirja yliopistoille. - M . : Korkeakoulu, 1979. - S. 318.
5. ↑ 1 2 Katz A. M. Elastisuusteoria . - 2. - Pietari. : Lan, 2002. - S.  44 . — 208 s. — ISBN 5-8114-0453-0 .