Пружні властивості реальних тіл

Всі реальні тіла можна вважати пружними тільки при досить малих деформаціях. Коли деформації перевищують деяку граничну величину, яка для різних тіл неоднакова, то властивості тіл значно відрізняються від властивостей абсолютно пружних тіл.

На практиці важливо знати поведінку матеріалів при значних деформаціях, за яких умов вони почнуть руйнуватися. Ці відомості в основному дістають експериментально. Звичайно матеріали випробовують на розтяг (або стиск). Для цього вимірюють видовження зразка і напруженння, що виникає в ньому. За результатами дослідів креслять графік залежності напруженння від відносного видовження . Цей графік називають діаграмою розтягу, або діаграмою напружень. На рис.3.5 наведено діаграму напружень для деформації розтягу стального стержня.

Рис. 3.5

Дослід показує, що при малих деформаціях справджується закон Гука і напруження прямопропорційне відносному видовженню (ділянка ОА діаграми).

Максимальне напруження , при якій ще справджується закон Гука, називається границею пропорційності.

При напруженнях, які вищі за (відрізок АВ діаграми) деформація має ще пружний характер, але залежність між і нелінійна. Максимальне напруження, при якому ще не виникає залишкової деформація, називають границею пружності . Границя пружності перевищує границю пропорційності лише на соті долі відсотку.

За межами пружності в тілах виникають деформації, які зберігаються і після припинення дії зовнішніх сил. Це так звана залишкова деформація. Тіло не набуває попередніх розмірів, тобто лишається деформованим.

Напруження при якому виявляється помітна залишкова деформація (близько 0,2 %) називають границею текучості (точка С).

За межами текучості лежить область текучості (відрізок CD). Для неї характерним є неперервне зростання деформації тіла з часом при практично сталому напруженні. Матеріали, для яких область текучості практично відсутня, називають крихкими (цегла, скло, фарфор тощо).

При подальшому розтязі за точку D тіло знову чинить опір деформації, крива напружень починає незначно підніматися і досягає максимуму в точці Е. Максимальне напруження , що виникає в тілі перед початком його руйнування називають границею міцності. Потім напруження швидко спадає і зразок руйнується (точка К).

Якщо при першому деформуванні тіла напруження було більше за границю пружності, то після припинення дії зовнішньої сили тіло не повертається в початковий стан. Якщо повторно деформувати тіло, то границя пружності його збільшується. Зростання границі пружності тіла внаслідок його повторних деформацій називають явищем наклепу. Це явище широко застосовується в техніці для підвищення твердості тіл.

Пружність і пластичність твердих тіл залежить від температури, тиску і ряду інших умов, в яких перебувають тіла. Так, сталь пружна при звичайних умовах і пластична при високих температурах і тисках; свинець пластичний при кімнатній температурі і стає пружним при низьких температурах. Характер деформації тіл залежить також від тривалості дії зовнішньої сили.