![](/user_photo/2706_HbeT2.jpg)
- •Модуль № 2 Частина 2. Мкт агрегатних станів речовини
- •Тема 1. Газоподібний стан речовини. Властивості пари
- •3. Випаровування рідини у герметично закритій посудині
- •4. Вимірювання вологості
- •Тема 2. Рідкий стан речовини
- •1. Характеристика рідкого стану речовини
- •2. Поверхневий шар рідини
- •5. Спостереження явища поверхневого натягу
- •6. Способи визначення коефіцієнта поверхневого натягу
- •3. Внутрішній шар рідини. Поняття про в’язкість середовища
- •Тема 3. Твердий стан речовини
- •2. Ізотропія та анізотропія
- •3. Механічні властивості.
- •2. Класифікація твердих тіл і їх властивості
- •5. Типи кристалів
- •9. Деформація твердих тіл
- •3. Кількісна характеристика деформації.
- •10. Закон пружних деформацій
- •13. Плавлення і кристалізація
- •16. Теплове розширення тіл
3. Кількісна характеристика деформації.
1) Абсолютна деформація ∆α – це числова зміна якого-небудь розміру тіла під дією зовнішніх сил ∆ а = а – а0 (17)
де а0 – початковий розмір недеформованого тіла; а – розмір тіла після деформації.
Наприклад,
для одностороннього розтягу (стиску) ∆ l – видовження (стиснення):
∆ l = l – l0
(м);
(18)
для всестороннього розтягу (стиску) ∆V – об’ємне розширення (стиснення):
∆V = V – V0 (м3); (19)
причому для розтягу ∆l і ∆V > 0, для стискання ∆l і ∆V < 0.
для згину: h – стріла прогину;
для зсуву: θ – кут зсуву.
2) Відносна деформація ε – це величина, що показує. яку частину від початкового розміру а0 становить абсолютна деформація ∆ а:
(20)
Наприклад,
для одностороннього розтягу (стиску):
(21)
для зсуву: ε = tg θ (22)
10. Закон пружних деформацій
М
деформованому твердому тілі
,
(23)
де S – площа поперечного перерізу.
[σ]
=
Деформація деталей машин часто є сукупністю кількох постійних деформацій.
Наприклад: при затягуванні гайки за допомогою ключа стержень гвинта
зазнає кручення, розтягу, а інколи і згину.
Експерименти з невеликими пружними деформаціями свідчать, що механічна напруга в пружно деформованому тілі прямо пропорційна відносній деформації:
σ = E
ε
(24)
Цю залежність вперше встановив Р.Гук. Тут Е – модуль пружності (модуль Юнга), який залежить від роду речовини і зовнішніх умов.
(25)
Для лінійних пружних
деформацій (односторонній розтяг,
стиск), враховуючи (21) для Е матимемо:
(26)
тобто Е чисельно дорівнює напрузі, яка видовжує тіло у 2 рази (коли ∆l = l0). [E] = Па.
За законом Гука: сила пружності (яка за ІІІ законом Ньютона дорівнює деформуючій силі з протилежним знаком) прямо пропорційна абсолютному видовженню:
Fпр = – k ∆ l , (27)
де k – коефіцієнт жорстокості, що визначає залежність Fпр від роду матеріалу, зовнішніх умов, геометричних розмірів.
Тоді, враховуючи (21), (23),
(24), одержимо
.
Звідки
(28)
* 11. Діаграма розтягу
Д
ОА – область пружних деформацій;
АВ – область пружних деформацій з відносно малими (≤0,1%), непомітними залишковими деформаціями;
ВС – область пластичних деформацій;
СД – область текучості (значної пластичності, що зумовлена
розмноженням дефектів всередині тіла, тобто довжина досліджуваного зразка, значно змінюється);
ДЕ – область повільнішого зростання довжини зразка.
ЕК – утворення шийки – виникнення звуження внаслідок значного збільшення, незважаючи на зменшення деформуючої сили (розривання тіла).
Межа пропорційності σп – максимальна напруга, при якій ще справджується закон Гука.
Межа пружності σпр – максимальна напруга, при якій ще не виникають помітні (не перевищують 0,1%) залишкові деформації.
Межа текучості σт – напруга, при якій починає розвиватись текучість матеріалу.
Межа міцності σм – максимальна напруга, яку витримує матеріал без руйнування.
Зникнення напруги у будь-якій точці на ділянці ВЕ призводить до скорочення зразка по штриховій лінії, яка паралельна ОА, так що зразок має залишкову деформацію εз.
Число, яке показує, у скільки разів межа міцності σм перевищує допустиму напругу σп, називають запасом міцності або коефіцієнтом безпеки
(29)
На
практиці σп
обирають так, що вона становила лише
певну частку σм.
Для сталих навантажень n може бути
меншим, ніж для змінних. Загалом
.
Для підвищення міцності металів їх піддають термічній обробці і обробці тиском, вводять зміцнюючі домішки (легування).
Робота, яка виконується силою пружності Апр, дорівнює енергії пружно деформованого тіла
(30)