Соотношения между напряжениями и деформациями (для упругого твердого тела

СООТНОШЕНИЯ МЕЖДУ НАПРЯЖЕНИЯМИ И ДЕФОРМАЦИЯМИ ДЛЯ УПРУГОГО ТВЕРДОГО ТЕЛА [c.106]

Закон Гука. До сих пор напряженное и деформированное состояния твердого тела рассматривались независимо. Теперь мы рассмотрим соотношения между напряжением и деформацией для определенного класса тел, которые мы будем называть упругими телами. Для того чтобы вывести такое соотношение, нужно проанализировать структуру твердого тела и затем, применяя аппарат статистической механики, определить механические свойства тела, исходя из природы атомов (или других составных элементов подобно цепочкам молекул, объединяющих их). Попытки осуществить подобную задачу ) делались в течение последних ста лет до этих пор теория основывалась на эмпирических соотношениях, подобных, например, закону Гука, которым устанавливается, что если растягивать тонкий стержень или проволоку, имеющих длину в недеформированном состоянии, то сила, необходимая для растяжения стержня до длины I, прямо пропорциональна удлинению l — l . Прежде чем приступить к обсуждению общей теории упругости, покажем, как, применяя законы термодинамики к очень простой системе, получить соотношение между напряжением и деформацией в форме закона Гука. [c.32]

Целью этой, главы является описание соотношений между напряжениями и скоростями деформаций для жидкости. При этом предполагается, что читатель в определенной мере уже знаком с основными понятиями теории напряженного и деформированного состояний упругого твердого тела. [c.102]

Рассмотрим задачу о деформировании твердого тела с геометрическими и физическими нелинейностями. Геометрическая нелинейность означает, что перемещения столь велики, что теория упругости при малых перемещениях уже неприменима, а физическая нелинейность означает, что поведение материала более не ограничивается упругими деформациями. Для математического описания этой задачи мы должны ввести инкрементальные теории. Необходимость этого становится очевидной, если вспомнить, что определяющие уравнения теории пластичности даются в форме инкрементальных соотношений между напряжениями и деформациями. [c.379]

Искажение или деформация некоторого типа, которую мы можем назвать е, создается в теле смеш,ениями. При этом возбуждается напряженное состояние или упругая сила, которую мы можем назвать s. Соотношение между напряжением и деформацией может быть записано так =ее, где е есть коэффициент упругости для конкретного вида деформирования. Этот коэффициент есть модуль Юнга Е, если S и е являются нормальными напряжениями, и модуль сдвига, если они являются касательными напряжениями и деформациями . В твердом теле, свободном от релаксации, S будет оставаться равным е е, и [c.152]

Механические свойства жидкостей и твердых тел, не обладающих совершенной упругостью и вязкостью, настолько переплетаются, что для тех и других нередко используются одни и те же соотношения между напряжениями и деформациями, и в этих случаях основные дифференциальные уравнения МСС для них совпадают. Важный пример таких сред представляют полимерные материалы (смолы, каучук,. ..). Технология их производства охватывает область жидкого и твердого состояния, причем упругие и вязкие свойства являются существенными. Поведение металлов в технологических процессах и конструкциях в зависимости от диапазона температур определяется вязкими, вязкопластическими, упругопластическими или упругими свойствами. [c.217]

Если поэтому желательно получить явное соотношение между напряжением и деформацией, то нужно вычислить функцию ] , а это в свою очередь ведет к необходимости некоторых физических предположений относительно природы деформируемого тела. Мы ограничимся рассмотрением тел, которые имеют постоянную плотность в недеформированном состоянии, а упругий потенциал этих тел зависит только от трех инвариантов деформации А- - 3. определяемых выражениями (5.1), и от скалярных функций координат. Твердое тело, обладающее последним свойством, называется изотропным, если, далее, эти скалярные функции являются постоянными, можно сказать, что тело является однородным. Следовательно, для однородного изотропного тела величина Ш является функцией только 1 , 1 , 1з- В этой книге будут рассматриваться однородные изотропные тела. [c.36]

Вышеуказанные рассуждения приведены не столько для того, чтобы показать общность полученных ранее результатов, сколько для того, чтобы стало ясно, что соотношения между напряжениями и деформациями (8.3) являются по своему физическому смыслу аналогами уравнения состояния для газов. Поскольку газообразное тело совершает (или поглощает) работу только при единственном виде деформации — изменении объема, его состояние описывается всего лишь одним уравнением. Твердые упругие тела сопротивляются любым видам деформации, в соответствии с чем их состояние описывается, шестью уравнениями (по числу величин, полностью характеризующих деформацию). В уравнение состояния газа, помимо напряжения (давления) р и деформации (изменения объема), входит как существенное переменное еще и температура Т. Последняя в предшествующих рассуждениях нами не рассматривалась, так как температурные [c.153]

В общем случае связь между напряжениями и деформациями не является линейной. Для учета этой нелинейности нужно использовать точное выражение для тензора деформаций (1.5) и в соотношениях типа (1.13) сохранить члены с более высокими степенями деформаций. К чему приводит учет нелинейности упругости в теории распространения ультразвуковых волн, мы рассмотрим более подробно далее (в гл. IV—V) по отношению к продольным волнам в среде, характеризующейся одним модулем упругости, а затем, в гл. X, коротко остановимся на нелинейности твердых тел. [c.25]

Вектор вращения. Вектором смещения и (л , 1) каждой точки х рассматриваемой сплошной среды в любой момент времени I вполне определяется картина деформации. Но материальную среду естественно представить не как сплошную, представляющую множество математических точек трехмерного евклидова пространства, а как совокупность материальных частиц. Таким представлением мы уже пользовались выше, при введении напряжений и при выводе основных для теории упругости соотношений между напряжениями в точке. Тогда элементарный объем среды мы рассматривали как твердое (жесткое) тело и применяли к нему законы статики. [c.16]

Как известно, механическое поведение реальных материалов очень разнообразно и сложно, например деформации твердых тел могут быть упругими или пластическими, зависеть или не зависеть от времени и истории нагружения. Установленные выше соотношения не достаточны для определения всех неизвестных введенных величин, необходимы еще соотношения между величинами напряжений и деформаций. Они учитывают особенности поведения различных материалов. [c.51]

Учтем, что в отличие от упругого твердого тела в f жидкости, напряжения-пропорциональны не самим Деформациям, а скорости их, изменения. При этом вместо (5.11) для связи между напряжениями и де формациями (или-смещениями) получим соотношения 1 [c.226]

В заключение следует указать, что в настоящее время состояние физики твердых тел еще не дает возможности определять удельную энергию деформации, а следовательно, и функции К, О и со теоретическим путем. Для этого наши познания относительно внутренних сил, связывающих между собою частицы твердого тела, еще недостаточны. Поэтому для определения механических свойств материалов остается лишь один путь — путь эксперимента. При этом на основании вышеизложенного можно утверждать, что для описания механических свойств идеально упругого изотропного тела, в наиболее общем случае, достаточно определить три функции К, О и ш, связанные между собою дифференциальными соотношениями (15.15) и (15.19). Коль скоро эти функции известны, всегда можно написать как формулы, выражающие напряжения через деформации, так и обратные им формулы, выражающие деформации через напряжения. [c.149]

Нелинейные свойства твердых тел, описываемые ангармоническими членами в уравнениях теории упругости, известны достаточно давно. Ниже мы убедимся, что теория нелинейных взаимодействий акустических волн может быть развита точно так же, как это было сделано ранее для электромагнитных волн. Вместе с тем следует отметить, что, поскольку для заданного направления распространения возможны три типа акустических волн, а соотношения между деформацией и напряжением уже для линейного случая описываются тензором четвертого ранга, теория нелинейных взаимодействий акустических волн оказывается более сложной, нежели соответствующая теория для электромагнитных волн. [c.147]

Основы теории упругости были разработаны почти одновременно Навье (1821), Коши (1822), Пуассоном (1829). Независимо друг от друга они получили по существу все основные уравнения этой теории. Особо выделялись работы Коши. В отличие от Навье и Пуассона, привлекавших гипотезу молекулярных сил, Коши, опираясь на метод, в котором используется статика твердого тела, ввел понятия деформации и нагфяжения, установил дифференциальные уравнения равновесия, граничные условия, зависимости между деформациями и перемещениями, а также соотношения между напряжениями и деформациями для изотропного тела, первоначально содержавшие две упругие постоянные. В эти же годы появились исследования М. В. Остроградского о распространении волн в упругом теле при возмущении в его малой области. На эти исследования ссылается в своих работах Пуассон, впервые (1830) доказавший существование в однородной изотропной среде двух типов волн (волны расширения и искажения). [c.5]

Обширные эксперименты Баха на растяжение, сжатие, кручение и изгиб включали опыты с чугуном, медью, гранитом, чистым цементом, цементным раствором, бетоном, кожей и песчаником. По прошествии десяти лет экспериментирования он попросил своего бывшего студента доктора Вильгельма Шюле использовать результаты экспе-. римента для попытки установить общее нелинейное соотношение между напряжением и деформацией, пригодное для всех этих твердых тел, поскольку он полагал, что поиск такого нелинейного соотношения имел больше смысла, чем отыскание приближенного значения модуля упругости Е. Довольно быстро Шюле, как и другие до него, переоткрыл параболический закон Бернулли ), предложенный в 1694 г. [c.159]

Соотношения (5-12) и (5-13) являются обобщенной формой закона Гука для упругого твердого тела. Они содержат два модуля упругости модуль упругости при сдвиге и модуль унр угости при растяжении (модуль Юнга). Так как эти величины связаны между собой, то можно преобразовать формулы (5-12) так, чтобы выразить соотношение между нормальными напряжениями и деформациями через модуль сдвига. [c.107]

Соотношения между напряжениями и скоростями деформации для ньютоновских жидкостей могут быть получены на основе некоторой аналогии с выражениями (5-18) и (5-19). Например, рассматривая первое из выражений (5-18) и заменяя модуль сдвига величиной, которая выражает его размерность, налишем для упругого твердого тела, следующего закону Гука [c.109]

Сказанное поясняет идею, впервые предложенную в 1868 г. Максвеллом и обычно формулируемую так Вязкую жидкость можно рассматривать как релакси-рующее упругое твердое тело . Максвелловская формулировка была упрощенной и для своего применения к реальным (неидеализированным) материалам нуждалась в обобщении. Такое обобщение было проведено Генки Р], который использовал соотношения между напряжениями и конечными деформациями, отличные от применявшихся выше уравнений (4.9). [c.134]

Изучению напряжений, деформаций и перемещений в пластически деформируемых телах посвящен раздел механики деформируемого твердого тела, называемый теорией пластичности [10, 12, 13, 18, 36]. Теория пластичиости решает глав1гым обра юм те же задачи, что и линейная теория упругости, но для материалов с другими физическими свойствами. Поэтому между указанными теориями имеется много общего, в частности общими оказываьзтся уравнения равновесия, зависимости между перемещениями и деформациями, уравнения совместности деформаций. Только вместо закона Гука, используемого в линейной теории упругости, в теории пластичности применяются другие физические соотношения. [c.293]

Осветим бегло содержание книги Нейманна. В первых пяти главах он выводит основные уравнения теории упругости изотропного тела, вводя понятие компонент напряжения и деформации и устанавливая соотношения между ними через две упругие постоянные. Его обозначения для компонент напряжения были впоследствии приняты многими авторами в частности, их принял Ляв (А. Е. Н. Love). В следующих трех главах дается вывод основных уравнений с помощью гипотезы о молекулярном строении твердых тел. Излагаются работы Навье и Пуассона. Выводятся уравнения для неравномерного распределения температуры, исследуется теорема об единственности решений уравнений упругости. Следующая часть книги посвящена приложениям основных уравнений к частным задачам. Глава, в которой описывается [c.303]

ТЕМПЕРАТУРА критическая соответствует критическому состоянию вещества переходу сверхпроводника из сверхпроводящего состояния в нормальное) Кюри является [общим названием температуры фазового перехода второго рода температурой фазового перехода ферромагнетика в парамагнетик при которой исчезает самопроизвольная поляризация в сегнетоэлектриках) ] насыщения соответствует термодинамическому равновесию между жидкостью и ее паром при данном давлении Нееля фиксирует фазовый переход антиферромагнетика в парамагнетик плавления выявляет фазовый переход из кристаллического состояния в жидкое радиационная — температура абсолютно черного тела, при которой его суммарная по всему спектру энергетическая яркость равна суммарной энергетической яркости данного излучающего тела термодинамическая определяется как отношение изменения энергии тела к соответствующему изменению его энтропии цветовая определяется температурой абсолютно черного тела, при которой относительные распределения спектральной плотности яркости этого тела и рассматриваемого тела максимально близки в видимой области спектра яркостная — температура абсолютно черного тела, нри которой спектральная плотность энергетической яркости совпадает с таковой для данного излучающего тела, испускающего сплошной спектр] ТЕНЗИ-ОМЕТРИЯ — совокупность методов измерения поверхност э-го натяжения ТЕНЗОМЕТРИЯ—совокупность методов измерения механических напряжений в твердых телах по упругим деформациям тел ТЕОРЕМА Вариньона если данная система сил имеет равнодействующую, то момент этой равнодействующей относительно любой оси или точки равен алгебраической сумме моментов слагаемых сил относительно той же оси или точки Вириала устанавливает соотношение, связывающее среднюю кинетическую энергию системы частиц с действующими в ней силами) [c.281]

Наиболее общие математически возможные соотношения напряжение — деформация необязательно являются производными от одной скалярной функции. Например, из классической теории упругости хорошо известно, что введение деформационно-энергетической функции уменьшает число независимых упругих констант в соотношениях напряжение—деформация. Ограничения на соотношения напряжение — деформация для изотропных материалов в теории больших конечных деформаций были рассмотрены Лоджем и Вейссенбергом Р]. Некоторые авторы ввели термин гипоупругость (т. е. меньше, чем упругость) для описания упругих материалов, напряжение в которых является производной только от простой деформационно-энергетической функции. По-видимому, весьма маловероятно, чтобы реально существовала упругая среда (в том смысле, что напряжение есть однозначная функция деформации), которая в то же время была бы негипоупругой. В этом случае переменных Т, уц было бы достаточно для описания напряжений, но не термодинамического состояния, что довольно странно. Если это так, то различие между упругими и гипоупругими твердыми телами скорее математическое, нежели физическое. [c.206]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...