Поняття про деформацію. Основні допущення та гіпотези

Деформація (від лат. Deformatio — «спотворення»)– зміна розмірів і форми твердого тіла під дією зовнішніх сил (навантажень) або якихось інших впливів (наприклад, температури, електричних чи магнітних полів).

Деформації можуть бути абсолютні та відносні (коли їх вимірюють відношенням зміни величини до її початкового значення).

У більшості випадків деформація тіла складається з двох частин: пружної та пластичної (залишкової). Пружні – це деформації, які зникають при розвантаженні тіла. Пластичні – такі, що залишаються після розвантаження.

За нормальної експлуатації інженерних конструкцій не допускаються пластичні

деформації, коли розміри і форми елементів конструкцій незворотньо змінюються. Визначення умов виникнення та зростання пластичних деформацій має велике значення для знаходження тих навантажень, які безпечно можуть передаватися на конструкцію.

При навантажуванні твердого тіла у ньому виникають внутрішні сили взаємодії між частками, що протидіють зовнішнім силам. При збільшенні навантаження внутрішні сили також зростають, але до певної межі, яка залежить від властивостей матеріалу. Настає момент, колі вже тіло не здатне чинити опір зростанню навантаження. Тоді воно руйнується.

На рисунку 2.1 показаний типовий графік залежності напруження, яке виникає в тілі при деформації від величини відносного видовження.

При малих деформаціях напруження зростає лінійно із видовженням. Цю область кривої називають областю пружних деформацій. Якщо зняти прикладену силу, то тіло повертає свої розміри й форму. При зростанні деформації реакція тіла втрачає лінійність, а ще при більшій деформації починається область пластичності. При такій деформації тіло вже не повертає собі попередні розміри й форму. В цій області проявляється явище повзучості – зміни розмірів тіла з часом при незмінній силі розтягу. В цій області тіло сильно розтягається при незначному збільшенні прикладеної сили. При певній деформації наступає розрив.

В залежності від величини області пластичної деформації матеріали поділяються на пластичні й крихкі. У крихких матеріалів область пластичної деформації дуже вузька. Крихкість речовин сильно залежить від температури. При низьких температурах тіла схильні руйнуватися при менших навантаженнях. Особливо це стосується полімерних матеріалів, які при високих температурах надзвичайно пластичні, а на морозі легко ламаються.

Для спрощення розрахунків елементів конструкцій на міцність, жорсткість та стійкість необхідно користуватися певними допущеннями та гіпотезами про властивості матеріалів і характер їх деформацій.

Основними допущеннями про характер деформацій є наступні:

1. Переміщення, що утворюються в пружних тілах під дією зовнішніх сил, дуже малі у порівнянні з розрізами елементів, які розглядаються. Це допущення дозволяє в багатьох випадках нехтувати змінами розмірів тіл при деформації і пов’язаними з цим змінами в розміщенні сил.

2. Переміщення точок пружного тіла прямо пропорційне діючим навантаженням. Це справедливо у відомих межах навантаження. Елементи та конструкції, які підпорядковуються даному допущенню, називають лінійно деформованими.

3. Внаслідок малого переміщення, що виникає під час розрахунку деталей машин та конструкцій, і прямо пропорційної залежності переміщення від навантаження можна вважати, що зовнішні сили діють незалежно одна від одної. Це положення відоме під назвою принцип незалежності дії сил (або принцип суперпозиції).

Поиск по сайту: