Деформація виникає внаслідок взаємодії (притягання й відштовхування) та переміщення частинок деформованого тіла (середовища). Сили пружності прагнуть повернути частинки у стан рівноваги (тобто відновити попередню форму тіла). Ці сили діють як всередині деформованого тіла, між його частинками, так і на інші тіла, що спричинили його деформацію.

а) Розтяг, стиск

б) Зсув

в) Кручення

Рис. 29

Це пояснюється тим, що із збільшенням відстані між частинками тіла (при розтягуванні) виникають сили молекулярного притягання, а зі зменшенням (при стисканні) – сили молекулярного відштовхування.

1. Види деформації

За характером поведінки після припинення дії зовнішніх сил деформації поділяються на:

Пружні – зникають після зняття навантаження, внаслідок чого форма і розміри тіл повністю відновлюються.

Непружні (пластичні, залишкові) – залишаються після припинення дії зовнішніх сил.

Характер деформації залежить від:

За зміною форми тіла деформації поділяються на п’ять видів, які зводяться до перших трьох:

1) Розтяг (рис. 29, а) – збільшення довжини тіла під дією сил, прикладених вздовж осі до протилежних кінців (односторонній), (канати, троси, ланцюги, сухожилля) або збільшення об’єму тіла під дією сил, що розтягують його в усіх напрямках (камери автомобілів, м’ячі при накачуванні).

2) Стиск (рис. 29, а) – зменшення довжини (об’єму )тіла під дією сил, прикладених вздовж осі до протилежних кінців у напрямі до тіла (що стискають тіло в усіх напрямках)(колони, стовпи, стіни, хребти; м’яч під водою).

3) Зсув (рис. 29, б) – зсув паралельних шарів тіла один відносно одного під дією пари сил паралельних чим шаром (заклепки, шпонки, болти, м’язи ).

4) Кручення = розтяг + зсув (рис. 29, в) – поворот паралельних шарів тіла один від одного під дією двох пар сил (свердла, шурупи, болти, м’язи).

5) Згин = розтяг + стиск

поперечний згин (рис. 30, а) – згин продовгуватого тіла, під дією сили, перпендикулярної до його осі;

поздовжній згин (рис. 30, б) – згин продовгуватого тіла при повздовжньому стиску (мости, панелі, балки, осі, кістки).

а) б)

Рис. 30

Всередині зігнутого тіла є шар, який майже не зазнає зміни розмірів – нейтральний шар. При його видаленні:

економиться матеріал;

підвищується міцність конструкції внаслідок зменшення навантаження.

У сучасній техніці і будівництві замість стержнів і суцільних брусів здебільшого використовують: а) труби; б) двотаврові балки; в) рейки; г) швелери, що полегшують конструкцію й економить матеріал (рис. 31).

Сама природа наділила людину і тварину трубчастими кісками кінцівок, а злаки та деякі рослини – трубчастими стеблами.

Рис. 31

2. Кількісна характеристика деформації

1) Абсолютна деформація ∆α – це числова зміна якого-небудь розміру тіла під дією зовнішніх сил

∆ а = а – а₀ (42)

де а₀ – початковий розмір недеформованого тіла; а – розмір тіла після деформації.

Наприклад,

∆ l = l – l₀ (м); (43)

∆V = V – V₀ (м³); (44)

причому для розтягу ∆l і ∆V > 0, для стискання ∆l і ∆V < 0.

2) Відносна деформація ε – це величина, що показує. яку частину від початкового розміру а₀ становить абсолютна деформація ∆ а:

(45)

Наприклад,

(46)

ε = tg θ