Напряжение и деформация

Физика > Напряжение и деформация

Отношение силы к площади именуют напряжением, а отношение перемены длины к длине  – деформацией.

Задача обучения

• Понять, как силы влияют на форму объекта.

Основные пункты

• Отношение силы к площади называют напряжением, а отношение перемены длины к длине  – деформацией.
• Напряжение и деформация связаны модулем Юнга (постоянная), меняющимся в зависимости от материала. Это выражается в формуле: напряжение = Y ⋅ деформацию.
• Материал с высоким модулем упругости обладает высокой прочностью в растяжении. Они очень устойчивые и требуют большой силы для деформирования огромного количества.

Термины

• Деформация – изменение материала под действием напряжения или силы отношения деформации к исходному размеру материала – инженерное напряжение (ϵ). Деформация определяется как естественный логарифм соотношения финальной размерности к изначальной.
• Напряжение – внутреннее распределение силы на единицу площади внутри тела, реагирующего на приложенные силы, которые приводят к деформации (σ).

Сейчас мы рассмотрим силы, влияющие на движение объекта и форму. Если бульдозер вдавливает машину в стену, то транспорт не пройдет сквозь нее, а изменить свою форму. Это случается из-за присутствия силы деформации. Все знают, что даже незначительные силы вызывают неприметные деформации. При малых видно два момента: объект возвращает изначальную форму, когда сила перестает действовать и размер деформации пропорционален силе. Здесь наблюдается закон Гука: F = k ⋅ ΔL, где ΔL – изменение длины, а k – постоянная, зависящая от свойств материала.

Давайте рассмотрим виды деформации: изменение длины (растяжение и сжатие), боковой сдвиг (напряжение) и изменение объема. Ниже представлена диаграмма напряжения и деформации.

Напряжение: стержень растягивается на длину ΔL, когда сила воздействует параллельно длине. (b) Сжатие: тот же стержень сжимается силами с одинаковой величиной в противоположном направлении. При малых деформациях и однородных материалах ΔL остается практически одинаковой. В случае с большими деформациями площадь поперечного сечения меняется

Отношение силы к площади именуют напряжением, а отношение перемены длины к длине – деформацией. Напряжение и деформация связаны модулем Юнга (постоянная), изменяющимся в зависимости от материала. Модуль Юнга выражается в формуле: напряжение = Y ⋅ деформацию. Материал с высоким модулем упругости обладает высокой прочностью в растяжении. Они очень устойчивые и требуют большой силы для деформирования огромного количества.

---