ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Упрощенные модели строения и свойств материалов и оценка их приемлемости из "Сопротивление материалов пластическому деформированию " По приведенному в предыдущем параграфе краткому обзору строения и свойств некоторых главнейших материалов можно судить, насколько разнообразны и многочисленны должны быть непрерывно пополняемые исследователями-материаловедами опытные данные лабораторного изучения применяемых в технике строительных материалов. [c.45] Вместе с тем у читателя естественно должно возникнуть сожаление об отсутствии на сегодня такого всеобъемлющего литературного источника справочного характера, в котором бы весь этот огромный материал был изложен в едином плане, классифицирован или систематизирован по каким-либо основным, научно обоснованным признакам (химический состав, структура, агрегатное состояние и т. д.). [c.45] Оправданием отсутствия такого всеобъемлющего систематизированного пособия по структуре и физико-механическим свойствам всех современных строительных материалов, казалось бы, могли служить чрезвычайная разнородность признаков классификации и исключительное многообразие явлений деформации, сопротивления и разрушения многочисленных материалов. Однако такое суждение было бы преждевременным, поскольку, как это будет видно из дальнейшего, в создании такого труда нет необходимости. [c.45] Задача сводится, таким образом, к изучению общих закономерностей строения и поведения материалов на сравнительно небольшом числе идеализированных веществ с упрощенно схематизированным однообразным строением и точно определенными свойствами и к последующему анализу поведения последних в специальных случаях, важных для технического приложения. [c.46] Опытом подтверждается, что выведенные путем применения данной гипотетической установки результаты способны выразить наиболее существенные черты фактического поведения всех распространенных в строительстве материалов. Так, например, если приписать данному материалу некоторые простейшие свойства, то мы приобретем возможность изучать с единой наиболее общей точки зрения как состояние равновесия, так и движение составляющих его отдельных материальных элементов, придем к таким понятиям как равномерно распределенная масса, идеальная жидкость, идеальная однородность строения, идеальные вязкость, упругость, пластичность и т. д. [c.46] Современная рабочая модель идеализированного строения вещества связывается со следующими понятиями, заимствованными из механики сплошных сред материальная частица, материальный элемент и материальная точка. [c.46] Материальной частицей называют некоторую часть рассматриваемого реального тела, малую по сравнению с размерами этого тела и, во всяком случае, достаточно малую, чтобы в ее пределах деформацию можно было считать приближенно однородной. Материальную частицу, которая, однако, как мы это увидим ниже, не может быть сколь угодно малой, можно мысленно расчленить на еще более мелкие доли — материальные элементы. [c.46] Геометрический центр тяжести материального элемента, малого не только по сравнению с размерами всего тела, но и по сравнению с размерами его материальной частицы, мы будем называть материальной точкой. [c.46] При этом любой совокупности значений координат л, у, z должна соответствовать вполне определенная совокупность значений координат X, Y, Z. [c.47] При рассмотрении деформации сплошной среды мы определяем деформированное состояние некоторой материальной частицы, размеры которой предполагаются достаточно малыми, чтобы можно было считать деформацию в ее объеме однородной. [c.47] При изучении деформации металла, т. е. материала зернистой структуры, представляется необходимым поставить второе дополнительное условие, касающееся размеров рассматриваемой материальной частицы. А именно нам придется считать материальную частицу достаточно большой по сравнению с размерами отдельных составляющих ее структуру зерен, чтобы абстрагироваться от влияния анизотропии элементов этой структуры. [c.47] Возможность совместного удовлетворения этим двум условиям при выборе оптимального размера материальной частицы и является по существу критерием приемлемости модели изотропной сплошной среды при изучении деформации металлической детали. Было бы ошибочным утверждение, что возможность эта имеет место либо всегда, либо никогда. Действительно, если мы имеем дело с металлом относительно мелкозернистого строения и изучаем деформацию, например, в некоторой зоне поверхности детали, радиусы кривизны которой достаточно велики по сравнению с размерами отдельных зерен, то мы можем ожидать,, что для изучения деформированного состояния этой зоны законы модели изотропной сплошной среды вполне приемлемы. Наоборот, если мы имеем дело с относительно крупнозернистым строением или если металл обладает явно выраженной волокнистой структурой, а предметом нашего изучения является достаточно малая зона (например, зона резкой концентрации напряженно-деформированного состояния), то приемлемость модели изотропной сплошной среды становится явно сомнительной. [c.47] Теория деформации занимается определением изменения расстояния между двумя произвольными близкими материальными точками тела при переходе этого тела из исходного (не деформированного) состояния в некоторое новое деформированное или при переходе тела из состояния, соответствующего данной определенной стадии деформации, в новое состояние, соответствующее некоторой последующей стадии деформации. [c.47] Основным признаком твердого, жидкого или промежуточного состояния вещества реология полагает масштаб времени. [c.48] Равенство (1-1) называется уравнением вязкого течения физического вещества, а равенство (1-2) представляет собой известное из курса Сопротивление материалов выражение сопротивления вещества упругой деформации сдвига — угол сдвига С — модуль упругости второго рода или модуль сдвига — касательное напряжение). [c.48] Остановимся подробнее на уравнении вязкого течения (1-1). Как известно, жидкостям свойственно выявлять весьма значительное изменение формы под влиянием относительно долговременно действующих, даже ничтожно малых сил. [c.48] Тогда коэффициент внутреннего трения равняется напряжению необходимому для поддержания градиента скорости сдвига равного единице, или напряжению, необходимому для поддержа ния разности скоростей, равной единице, между двумя парал лельными плоскостями, расстояние между которыми равно еди нице. [c.49] Единица измерения коэффициента вязкости, выраженная в абсолютных единицах, называется пуазом. Вязкость воды при 20° С равна 0,01 пуаза. В практике распространение получила техническая единица вязкости. [c.49] Если для данного физического вещества период релаксации измеряется малыми долями секунды, то первое слагаемое правой части равенства (1-3) окажется пренебрежимо малым по сравнению со вторым, и такое физическое вещество может быть названо жидкостью. Если же для данного физического вещества период релаксации во много раз превосходит время нашего наблюдения, то вторым слагаемым правой части равенства (1-3) мы можем пренебречь и данное физическое вещество полагать относящимся к твердым телам. [c.50] Здесь будет уместно указать на то, что вязкость всех физических тел, а, следовательно, и время релаксации в значительной степени зависит от температуры при ее повышении вязкость резко уменьшается, а, следовательно, уменьшается и время релаксации. Существует ряд веществ (асфальт, вар, стекло и др.), которые обладают свойствами при повышеннии температуры постепенно переходить из твердого состояния в жидкое. [c.50] Вернуться к основной статье