Механика сплошных сред Деформация

В механике сплошной среды деформацию называют универсальной для данного класса материалов, если она может быть осуществлена во всех материалах этого класса, подвергнутых действию подходящим образом подобранных поверхностных усилий. При этом поля массовых сил Ь предполагаются одинаковыми, поскольку если бы полем Ь можно было распоряжаться, то все деформации были бы универсальными, и изучать их было бы не проще, чем строить общую теорию. Обычно, когда рассматривают универсальные решения, Ь принимается равным 0. В этом различии между массовыми силами и контактными силами проявляется общий опытный факт, заключающийся в том, что массовые силы нельзя выбирать по желанию, а поверхностные усилия можно, во всяком случае в- широких пределах. [c.282]

Однако следует представлять себе, что при рассмотрений деформаций произвольной величины концепция линейной связи между напряжениями и деформациями уже не может однозначно определяться из физических соображений. Это происходит потому, что деформации можно измерить бесконечным числом способов, которые являются равно обоснованными и среди которых не существует средств априорного выбора на основе соображений механики сплошной среды. Мы можем использовать тензоры U, С или либо ввести другие меры деформации. При этом линейная связь между напряжением и, скажем, С соответствует нелинейной связи между напряжением и, скажем, С" . Таким образом, линейное соотношение можно найти лишь после того, как мы знаем результаты измерения деформаций, для которых устанавливается это соотношение. Однозначная концепция линейности существует только в предельном случае бесконечно малых деформаций, поскольку в этом случае линейность соотношения между т и одной из величин, определяющих деформацию, означает также линейность связи между т и любой из них ). [c.216]

Вернемся к схеме, представленной на рис. В.1. Анализ зарождения макроразрушения проводится на основании данных о НДС (включая изменение НДС во времени) элементов конструкций и локальных критериев разрушения, сформулированных в терминах механики сплошной среды в компонентах тензоров напряжений и деформаций и (или) их инвариантов. Традиционно процедура анализа заключается в сравнении в каж- [c.5]

Эти допущения позволяют, во-первых, выделить исследование поведения единичных включений или неоднородностей и процессов около них (для смеси в целом это микропроцессы), проводя их независимо с помощью методов и уравнений, ставших уже классическими в механике сплошной среды. Сюда относятся изучение обтекания частиц, капель, пузырьков, пленок, их деформаций, дробления, изучение теплообмена, фазовых и химических превращений около неоднородностей и внутри них. Это направление исследований излагается в гл. 5 и частично в гл. 3. [c.13]

Теперь надо решить, как будет выглядеть связь между компонентами напряжений и деформаций в пластическом состоянии. Определение этих соотношений и решение на их основе ряда задач механики сплошных сред и составляет содержание теории пластичности. [c.380]

Книга является введением в современную механику сплошных сред. В ней изложена общая теория определяющих уравнений и термодинамики сплошных сред. Рассмотрена общая теория деформаций (нелинейный случай), построены модели гиперупругой среды и рассмотрены частные случаи модели пластической среды, вязкоупругость и теория течения вязких жидкостей. В приложениях приведен весь необходимый математический и термодинамический аппарат. [c.351]

Формулы (146), (147), (151) имеют важное значение в теории упругости, гидродинамике и других разделах механики сплошных сред. В теории упругости тензор напряжений Р заменяется линейной функцией тензора деформаций [обобщенный закон Гука (1635—1703)], в гидродинамике вязкой жидкости — также линейной функцией тензора скоростей деформаций (обобщенный закон Ньютона). Покажем это на простом примере вязкой несжимаемой жидкости. [c.255]

Если в теории сопротивления материалов расчетные формулы получают на основе гипотезы недеформируемого поперечного сечения стержня, то в теории упругости это ограничение не учитывается. Выводы теории упругости позволяют рассматривать деформации упругих тел произвольных размеров и очертаний, которые не могут быть решены элементарными методами теории сопротивления материалов. Вместе с тем теория упругости так же, как и другие разделы механики сплошных сред, не может обойтись без некоторых общих предположений относительно модели рассматриваемого тела. Такие предположения предусматривают [c.5]

В учебниках по теории упругости и вообще по механике сплошной среды доказывается, что между теорией напряжений и теорией деформаций имеется полная аналогия. Все необхо- [c.18]

Задачей теории упругости, как одного из разделов механики сплошной средь , является определение деформаций и напряжений в твердом упругом теле, которое подвергается силовому или тепловому воздействию. [c.4]

Второе допущение позволяет описывать макроскопические процессы в гетерогенной смеси (распространение в них волн, течение смесей в каналах, обтекание смесями тел, деформацию пористого тела, поликристаллического или композитного образца) методами механики сплошной среды с помощью осредненных или макроскопических параметров. [c.17]

До сих пор, говоря об испытании образца на растяжение, мы касались только внешней стороны явления, не затрагивая внутренних процессов, происходящих на уровне молекулярного строения. И это естественно, поскольку в основу подхода была положена схема сплошной среды, лишенной каких бы то ни было структурных особенностей. Между тем процессы, происходящие в материале при деформации и разрушении, определяются структурой вещества и принципиально не могут быть объяснены средствами механики сплошной среды. Поэтому их изучение выпадает из класса задач, рассматриваемых в курсе сопротивления материалов. Это - уже вопросы физики твердого тела, построенной на совершенно отличной от сопротивления материалов основе. Тем не менее, изучая сопротивление материалов, необходимо иметь хотя бы самое общее представление о том, что происходит в материале при нагружении и от чего зависят упругость и пластичность. [c.72]

До сих пор, говоря об испытании образца на растяжение, мы касались только внешней стороны явления, не затрагивая внутренних процессов, происходящих на уровне молекулярного строения. И это естественно, поскольку в основу подхода была положена схема сплошной среды, лишенной каких бы то ни было структурных особенностей. Между тем процессы, происходящие в материале при деформации и разрушении, определяются структурой вещества и принципиально не могут быть объяснены средствами механики сплошной среды. Поэтому их изучение выпадает из класса задач, рассматриваемых в курсе сопротивления материалов. [c.61]

Неравенство (4) можно еще более детализировать для того, чтобы способствовать установлению соответствия со свойственными композиту параметрами. Левую и правую части неравенства (4) можно выразить через внутренние напряжения — деформации в соответствии с методами механики сплошной среды, как было детально показано Райсом [49]. Мы же выразим общий баланс энергии через внешние силы и перемещения границы тела, что позволит легко перейти к физической интерпретации и, следовательно, предложить соответствующие лабораторные измерения. Отсутствие математической элегантности выкладок при таком подходе в действительности облегчает исследование довольно сложного нелинейно упругого поведения, характерного для многих слоистых композитов. [c.215]

По традиции вычисление величины работы и энергии деформации выполняется либо на основе методов механики сплошной среды, которая может обладать свойствами упругости, пластичности и т. д., либо численными методами. Однако, так как неравенство (5) определяет общий баланс энергии, мы можем ради простоты и для установления соответствующей методики эксперимента выразить значения dW ж (Ш через граничные усилия и перемещения. Для рассматриваемых нами квазистатических задач предположим, что объемные силы равны нулю. [c.216]

Развитие вариационных принципов механики во второй половине XIX в. и начале XX в. произошло прежде всего путем обобщения их на различные виды механических систем и выяснения характера варьированных движений (см. выше), а затем путем распространения их на механику сплошных сред и путем разработки смежных вопросов аналитической механики. Упомянем прежде всего о вариационном принципе Кастилиано—начале наименьшей работы деформации ). [c.842]

Что касается анализа пластических деформаций, то в в этом направлении за последние годы механика сплошной среды, внедряясь в сферу структурных особенностей поликристаллического вещества, достигла определенных успехов. При некоторых упрощающих предположениях уже можно по характеристикам отдельного кристалла предсказать вид диаграммы растяжения образца. Однако сделать это пока удается только для определенных материалов, но при этом с такими вычислительными трудностями, при которых построение каждой диаграммы выливается фактически в серьезную научную работу. Если дальнейшее развитие этого направления позволит уверенно анализировать поведение материалов в общем случае напряженного состояния, то тем самым будет дана новая трактовка не только теории предельных состояний, но и теории пластичности. [c.95]

Если же функции и, v, w не известны и ищутся компоненты напряжения и деформации, то условия (6.23) выступают как уравнения и именно как те дополнительные уравнения, которые совместно с уравнениями равновесия (5.59) (при учете (5.1)) позволяют раскрыть статическую неопределимость задачи механики сплошной среды. Разумеется, что для совместного использования уравнений (5.59) и (6.23) необходимо иметь зависимости, связывающие компоненты напряжений с компонентами деформаций, чтобы во всех уравнениях содержались одни и те же неизвестные величины. Такие зависимости отражают физическую природу материала и рассматриваются в главе VII. [c.473]

Несмотря на очевидность условия (3.2) можно привести примеры, когда для функции г принимаются зависимости, согласно которым в отдельных точках сечения гр = 0. Это означает возможность возникновения в этих точках бесконечно больших деформаций и ведет, таким образом, к некорректному использованию основных уравнений механики сплошной среды. [c.29]

Задача теории упругости неоднородного тела формулируется и решается аналогично задаче теории упругости однородного изотропного или анизотропного тела. Различие между ними состоит лишь в том, что в физических уравнениях (законе упругости) механические характеристики являются заданными непрерывными функциями координат. Здесь необходимо еще раз подчеркнуть, что при этом деформации тела считаются малыми и предполагается выполнение обобщенного закона Гука. Очевидно, что в случае неоднородного тела остаются справедливыми общие уравнения механики сплошной среды соотношения Коши между деформациями и перемещениями и т. д. Подробное изложение теории напряжений и деформаций приводится в многочисленных книгах [11, 100, 138 и др.], поэтому ниже они даются без вывода в прямоугольной системе координат х, у, z) в объеме, необходимом для дальнейшего изложения. Эти же уравнения в других системах координат (цилиндрической, сферической) можно найти в указанных выше и других изданиях. [c.32]

Отсутствие строгости отмечается также в формулировке так называемых законов, принятых в современной учебной теории обработки металлов давлением, не согласующихся с законами механики.. . Если все просуммировать и признать, что теория обработки металлов давлением преемственно связана с механикой сплошных сред и законами механики, управляющими этими системами, то можно сделать вывод, что только такая методология обеспечит достижение теорией прямой ее цели, когда началом изучения будет раздел кинематика больших конечных пластических деформаций.. . [c.79]

Нелинейная механика сплошных сред дает такое определение простой жидкости. Простая жидкость есть материал, механическое поведение которого определяется из опыта однородной деформацией. [c.79]

Формоизменение наращиваемого тела (т.е. изменение его геометрической формы) имеет два существенно различных аспекта. С одной стороны, это деформация, вызванная действием приложенных к телу поверхностных и объемных термосиловых нагрузок, с другой стороны, это изменение формы вследствие неравномерного притока материала к разным участкам внешней поверхности тела. Термин деформация применительно к растущему телу имеет обычное для механики сплошной среды содержание, но отражает только первый из указанных аспектов. Второй аспект, в принципе никак не связанный с первым, служит характерным признаком наращиваемого тела. Вводимое при формулировке геометрически линейных задач механики растущих тел предположение о малости деформаций не накладывает никаких ограничений на формообразование рассматриваемого тела вследствие наращивания. [c.191]

Механикой разрушения называют механику, выражающую одним параметром механические величины, такие как напряжение и деформация вблизи вершины трещины (однопараметрическое представление). Такими параметрами являются, например, коэффициент интенсивности упругих напряжений К., коэффициент высвобождения энергии G, размер пластической зоны у вершины трещины О), критическое раскрытие трещины б ( OD), коэффициент интенсивности пластических напряжений Ка, -интеграл. Эти параметры не всегда являются критериями разрушения реальных материалов при различных условиях, а скорее характеризуют способ обработки данных с помощью механики сплошных сред, чтобы рационально представить явления разрушения. В этом смысле механику разрушения можно называть механикой трещин . [c.186]

Применительно к механике сплошной среды, которая строится на основе ньютоновской механики, законы сохранения приводят к существенным результатам. Из закона сохранения массы следует уравнение неразрывности, т. е. необходимое условие существования движущейся и деформирующейся среды именно как сплошной. Из закона сохранения импульса следуют дифференциальные уравнения движения сплошной среды, которые являются основой расчета ее движения и деформации. Из закона сохранения момента импульса следует симметрия тензора напряжения, что существенно упрощает динамические уравнения сплошной среды. Закон сохранения энергии лежит в основе экстремальных принципов сплошной среды и энергетических методов расчета напряженно-дефор-мированного состояния. [c.134]

При описании картины усталостного разрешения поликрис-таллического материала одним из ключевых вопросов является выбор минимального объема, для которого оказываются применимы соотношения, связывающие долговечность с НДС, рассчитываемым по уравнениям механики сплошной среды. В работах [72, 73] показано, что необходимым и достаточным условием накопления повреждений в материале является достижение зоной знакопеременной пластической деформации [c.139]

Уравнения, полученные в главах II и III, недостаточны для огг-ределения напряженного и деформированного состояний, возникающих в теле под действием приложенных сил. Поэтому эти уравнения должны быть дополнены определенными соотношениями, связывающими напряженное и деформированное состояния. Эти зависимости определяются исходя из физических свойств твердого тела, подвергающегося деформации. Установление связи между напряженным и деформированным состояниями является одной из важных задач механики сплошной среды, требующей постановки предварительных экспериментов. Это связь обычно идеализируется простейшими математическими формулами. [c.60]

Иначе говоря, в теории упругости (линейной и нелинейной) и вообще в механике сплошной среды задачи исследования деформаций решаются с помощью феноменологических понятий и законов, т. е. осредненных п достаточно большим объемам параметров динамического и кинематического характера и связей между ними, подтверждаемых макроопытом. Взаимоотношения механики сплошной среды и физической теории строения вещества есть взаимоотношения между макро- и микрофизикой. [c.5]

Для построения математической теории деформации этого вполне достаточно. Однако в ряде случаев, особенно при разработке методов решения уравнений механики сплошных сред, приходится сталкиваться с обратной задачей. Будем считать, что в области, занятой телом, уже известны деформации и требуется или определить перемещения, или, что даже более важно, установить условия, каким должны удовлетворять деформации, чтобы восстановленные значения смещений не противоречили физическому смыслу. В том, что деформации не могут быть произвольными, можно убедиться с помощью следующих рассуж- [c.212]

Для механики сплошной среды вообще и механики деформируемого твердого тела в частности аппарат теории тензоров является естественным аппаратом. В большинстве теорий выбор системы координат, в которых ведется рассмотрение, может быть произвольным. Проще всего, конечно, вести это рассмотрение в ортогональных декартовых координатах. Очевидно, что доказательство общих теорем и установление обнщх принципов при написании уравнений именно в декартовых координатах не нарушает общности. Что касается решения задач, то иногда бывает удобно использовать ту или иную криволинейную систему координат. Однако при этом почти всегда речь идет о простейших ортогональных координатных системах — цилиндрической или сферической для пространственных задач, изотермической координатной сетке, порождаемой конформным отображением, для плоских задач. В некоторых случаях, когда рассматриваются большие деформации тела, сопровождаемые существенным изменением его формы, система координат связывается с материальными точками и деформируется вместе с телом. При построении соответствующих теорий преимущества общей тензорной символики, не связанной с определенным выбором системы координат, становятся очевидными. Однако в большинстве случаев эти преимущества используются при формулировке общих уравнений, не открывая возможности для решения конкретных задач. Поэтому мы будем вести основное изложение в декартовых прямоугольных координатах, случай цилиндрических координат будет рассмотрен отдельно. [c.208]

Так называемая линейная механика разрушения приписывает физически невозможной сингулярности реальный смысл. Подобная ситуация для механики сплошной среды не столь уж необычна, достаточно вспомнить, например, вихревые нити с нулевым поперечным сечением п конечной циркуляцией. Как оказывается, работа продвижения трещины, которая совершается либо в результате увеличения внешних сил, либо за счет уменьшения упругой энергип тела при увеличении размера трещины, непосредственно выражается через коэффициент при сингулярном члене в формуле для напряжений. Этот коэффициент называется коэффициентом интенсивности и играет для всей теории фундаментальную роль. Работа продвижения трещины может быть связана с преодолением сил поверхностного натяжения (концепция Гриффитса), с работой пластической деформации в малой области, примыкающей к концу трещины, либо с чем-нибудь еще. Важно при этом одно размеры той области, где соотношения линейной теории упругости так или иначе нарушаются, должна быть весьма малой. Тогда способность трещины к дальнейшему продвижению определяется единственной характеристикой — ра-бс.той на единицу длины пути, илп критическим коэффициентом интенсивности. [c.9]

Реакция материала на импульсную нагрузку определяется конкретной физической природой материала и реальным процессом нагружения (законом изменения напряжений или деформаций во времени). Для большинства конструкционных материалов имеется широкий круг режимов нагружения (для металлов — упругое или упруго-пластическое деформирование в определенных пределах по деформации), не вызывающих нарушения сплошносги материала, что допускает использование методов механики сплошной среды. Достижение критических условий нагружения сопровождается развитием процессов разрушения (зарождением микротрещин и их интенсивным развитием), ведущих к нарушению сплошности. Изучение таких процессов требует применения специфических методов экспериментальных исследований и анализа результатов. Следовательно, реакция материала на действие импульсной нагрузки может [c.9]

В 1948 и 1949 гг. А. И. Зимин выступил с серией докладов-лекций кинематика пластически деформируемых тел на общих собраниях ВНИТОКШ. Они положили начало систематическому изложению вопросов теории пластических деформаций с позиций механики сплошных сред. По мнению В. Я. Шехтера, в этих лекциях оригинально и совершенно по-новому был рассмотрен вопрос о кинематике пластической деформации и предложены методы, дающие возможность наиболее просто решать некоторые практические задачи, связанные с изменением формы металла и скоростями деформации Позднее [c.76]

Конструкционные металлы являются конгломератом спаянных, но случайно ориентированных анизотропных кристаллических зерен. На стадии упругого деформирования максимальные касательные напряжения в отдельных зернах могут отличаться от средних макроскопических напряжений по ориентировочным подсчетам до полутора раз (в обе стороны). Пластическое деформирование начинается сначала только в отдельных, наиболее неблагоприятно ориентированных зернах, в которых касательные напряжения значительно выше средних значений, и лишь при дальнейшем увеличении напряжений зона пластических деформаций распространяется на значительные объемы. Совокупность пластических сдвигов в отдельных зернах создает полосы скольжения, проходящие через конгломерат многих зерен и приблизительно совпадающие по направлению с плоскостями действия наибольших касательных напряжений, определяемых обычными методами механики сплошной среды. Схематически этот процесс показан на рис. 1.2. Под действием сдвигающих усилий отдельные слои материала скользят относительно друг друга, причем объем деформируемого материала остается постоянным. В результате получается угол пластического сдвига 7шах- Полосы скольжения являются местами концентрации микротрещин, из множества которых на определенном этапе деформирования формируется одна или несколько магистральных (микроскопических) трещин вязкого разрушения, которые могут быть [6, 541 трещинами сдвига или трещинами нормального отрыва. В первом случае говорят о разрушении путем сдвига или среза, во втором случае — о разрушении путем отрыва. [c.10]

Взаимодействия волн в твёрдых телах обусловлены обычно нелинейностью упругих возмущений, описываемых нелинейными ур-ниями механики сплошной среды. Возможны также механизмы нелинейности, связанные с взаимодействием упругих деформаций с др. видами возбуждений в твёрдом теле. В пьезоэлектрич. кристаллах может проявиться нелинейность пьезоаффекта в пьезополупроводниквх доминирующим механизмом часто оказывается электронная (концентрационная) нелинейность, обусловлеввая нелинейной зависимостью концентрации носителей заряда от деформации, вызванной акустич. волной. Соответственно, если при экс-перии. исследовании нелинейных искажений УЗ-вол-ны в большинстве твёрдых тел при частотах в неск. МГц и амплитудах деформации величина второй [c.291]

ПОЛЗУЧЕСТИ ТЕОРИЯ математическая — раздел механики сплошных сред, в к-ром изучают процессы медленного деформирования (течения) твердых тел под действием пост, напряжения (или нагрузки). В силу различия физ. механизмов, приводящих к возникновению временных эффектов, единой П. т. не существует. Наиб, развитие получили варианты П. т., описывающие поведение наиб, распространённых конст-рукц. материалов металлов, пластмасс, композитов, грунтов, бетона. Оса. задача П. т.— формулировка таких матем, зависимостей между деформацией ползучести (или её скоростью) и параметрами, характеризующими состояние материала (механич. напряжения, темп-ра,повреждённостьи др.), к-рые бы достаточно полно отражали осн. наблюдаемые в экспериментах свойства. К П. т. непосредственно примыкают теории т. н. длит, прочности, описывающие разрушение материалов при выдержке в условиях постоянной или слабо меняющейся нагрузки. [c.10]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...