Czym jest deformacja? Rodzaje deformacji

Człowiek zaczyna napotykać proces deformacji od pierwszych dni życia. To sprawia, że ​​czujemy się dotknięci. Żywy przykład deformacji z dzieciństwa może zapamiętać plastelinę. Istnieją różne rodzaje deformacji. Fizyka bada i bada każdą z nich. Na początek wprowadzamy definicję samego procesu, a następnie stopniowo rozważamy możliwe klasyfikacje i rodzaje deformacji, które mogą wystąpić w obiektach bryłowych.

Definicja

Deformacja to proces przemieszczania cząstek i elementów ciała w stosunku do ich wzajemnego położenia w ciele. Mówiąc najprościej, jest to fizyczna zmiana w zewnętrznych formach obiektu. Występują następujące rodzaje deformacji:

• przesunięcie;
• skręcanie;
• zginać;
• ściskanie.

Jak każda inna wielkość fizyczna, można zmierzyć odkształcenie. W najprostszym przypadku używana jest następująca formuła:

e = (p ₂ -p ₁ ) / p _1,

gdzie e jest najprostszym odkształceniem elementarnym (wzrost lub spadek długości ciała); p ₂ i p ₁ - długość ciała odpowiednio po i przed deformacją.

Klasyfikacja

Generalnie można wyróżnić następujące rodzaje deformacji: sprężyste i nieelastyczne. Elastyczne lub odwracalne deformacje znikają po zniknięciu działającej na nie siły. Podstawa tego fizycznego prawa jest używana w symulatorze mocy, na przykład w ekspanderze. Jeśli mówimy o składniku fizycznym, podstawą jest odwracalne przemieszczenie atomów - nie wykraczają poza interakcję i strukturę więzów międzyatomowych.

Nieelastyczne (nieodwracalne) odkształcenia, jak rozumiesz, są odwrotnym procesem. Jakakolwiek siła przyłożona do ciała pozostawia ślady / deformacje. Ten rodzaj oddziaływania obejmuje także deformację metali. Przy takim typie zmiany kształtu często zmieniają się inne właściwości materiału. Na przykład, podczas deformacji spowodowanej przez chłodzenie, wytrzymałość produktu może wzrosnąć.

Shift

Jak już wspomniano, istnieją różne rodzaje deformacji. Są one podzielone przez naturę zmiany kształtu ciała. W mechanice zmiana kształtu nazywana jest przesunięciem, w którym dolna część wiązki jest nieruchoma, a siła jest przykładana do górnej powierzchni. Względne odkształcenie ścinające jest określane za pomocą następującego wzoru:

tgQ = X ₁₂ / B

gdzie X ₁₂ jest absolutnym przesunięciem warstw ciała (to jest odległością przesuniętą przez warstwę); B to odległość między stałą podstawą a równoległą przesuniętą warstwą.

Skręcanie

Gdyby rodzaje deformacji mechanicznych zostałyby podzielone zgodnie ze złożonością obliczeń, zajmowałoby to pierwsze miejsce. Ten rodzaj zmiany kształtu ciała pojawia się, gdy zostaną do niego zastosowane dwie siły. W tym przypadku przemieszczenie dowolnego punktu ciała następuje prostopadle do osi działających sił. Mówiąc o tego rodzaju deformacji, należy wymienić następujące wartości do obliczenia:

1. F - kąt skrętu cylindrycznego pręta.
2. T - moment akcji.
3. L to długość pręta.
4. G - moment bezwładności.
5. W jest modułem ścinania.

Formuła wygląda następująco:

F = (T * L) / (G * F).

Inną wartością, którą należy obliczyć, jest względny kąt skrętu:

Q = F / L (wartości pochodzą z poprzedniej formuły).

Bend

Jest to rodzaj deformacji, która występuje, gdy zmienia się pozycja i kształt osi wiązki. Jest on również podzielony na dwa typy - ukośne i proste. Bezpośrednie zginanie jest rodzajem odkształcenia, w którym działająca siła spada bezpośrednio na oś rozpatrywanej belki, w każdym innym przypadku mówimy o ukośnym zginaniu.

Kompresja na rozciąganie

Różne typy deformacji, których fizyka jest dobrze zbadana, rzadko są wykorzystywane do rozwiązywania różnych problemów. Jednak podczas nauki w szkole jeden z nich jest często wykorzystywany do określenia poziomu wiedzy uczniów. Oprócz tej nazwy, ten rodzaj deformacji ma również inny, który brzmi jak poniżej: stan naprężenia liniowego.

Rozciąganie (kompresja) występuje, gdy siła działająca na obiekt przechodzi przez środek jego masy. Jeśli mówimy o wizualnym przykładzie, rozciąganie prowadzi do zwiększenia długości pręta (czasami do zerwania) i ściskania - do zmniejszenia długości i wyglądu podłużnych zakrętów. Naprężenie spowodowane tym rodzajem odkształcenia jest wprost proporcjonalne do siły działającej na ciało i odwrotnie proporcjonalne do powierzchni przekroju belki.

Prawo Hooke'a

Podstawowe prawo rozpatrywane w deformacji ciała. Według niego odkształcenie występujące w ciele jest wprost proporcjonalne do działającej siły. Jedynym zastrzeżeniem jest to, że ma zastosowanie tylko dla małych wartości odkształcenia, ponieważ dla dużych wartości i przekroczenia granicy proporcjonalności ta zależność staje się nieliniowa. W najprostszym przypadku (dla cienkiego drążka rozciągającego) prawo Hooke'a ma następującą postać:

F = k * L,

gdzie F jest zastosowaną siłą; K - współczynnik sprężystości; L jest zmianą długości belki.

Jeśli wszystko jest jasne z dwiema wartościami, wówczas współczynnik (k) zależy od kilku czynników, takich jak materiał produktu i jego wymiary. Jego wartość można również obliczyć według następującego wzoru:

k = (E * C) / L,

gdzie E to moduł Younga; C jest obszarem przekroju; L to długość belki.

Wnioski

W rzeczywistości istnieje wiele sposobów obliczania deformacji obiektu. Różne typy deformacji wykorzystują różne współczynniki. Rodzaje deformacji różnią się nie tylko efektem, ale także siłami działającymi na obiekt, a do obliczeń potrzebne są niezwykłe wysiłki i wiedza z zakresu fizyki. Mamy nadzieję, że ten artykuł pomoże ci zrozumieć zrozumienie podstawowych praw fizyki, a także pozwoli ci trochę posunąć się dalej sekcja fizyki.