Предел прочности

Физика > Разрыв

К разрыву приводит деформация в объекте, превышающая предел эластичности.

Задача обучения

• Вывести соотношение разрыва с пределом эластичности.

Основные пункты

• Большая часть объектов при небольших деформациях ведет себя эластично и после сгибания возвращается в изначальную форму.
• Если деформация превышает предел эластичности объекта, то он будет деформироваться, пока не произойдет разрыв.
• Сила разрыва – количество силы, необходимой для разрыва.

Термины

• Напряжение – величина деформации под давлением или силой. Определяется соотношением деформации к исходному размеру материала (ε – инженерное напряжение).
• Эластичный – способный растягиваться и возвращаться в исходное положение.

Материалы не могут растягиваться до бесконечности. Когда они деформируются, то это происходит пропорционально прилагаемой силе. Но наступает определенный момент, когда тело больше не может растягиваться и тогда случается разрыв. Зона изгибания под действием напряжения – эластичная. В этой точке тело изгибается и возвращается в исходное положение. Если давить максимально, то мы рано или поздно придем к разрыву.

Предел прочности – напряжение, при котором объект не разрушается. Это своеобразное испытание на растяжение, отображающее кривую напряжение-деформация. Последняя зафиксированная точка – прочность на разрыв.

На графике отображена деформация ΔL по отношению к активной силе F. Прямая показывает линейную область, где действует закон Гука. Наклон прямой = 1k. При больших силах график изгибается, но деформация все еще эластична – L вернется к нулю, если силу отменить. Увеличение силы постоянно деформирует объект, пока он окончательно не сломается. Форма кривой вблизи разрыва зависит от нескольких факторов, в том числе и от применения силы F. Здесь наклон увеличивается перед разрывом, то есть небольшой рост F приводит к серьезному возрастанию L возле разрыва

Обычно кости не ломаются из-за напряжения или сжатия. Скорее дело в боковом ударе или изгибе, из-за чего возникает сдвиг или разрыв. Поведение костей при давлении важно, так как мы вычисляем возможный предел нагрузки на них. Кости выступают несущими конструкциями. В каждой части тела они выполняют свою функцию и обладают своим порогом выносливости. Например, верхняя часть бедренной кости отделена костным мозгом, а есть цилиндрические кости. У людей с большим весом часто случаются повреждения из-за того, что суставы и сухожилия постоянно испытывают давление.

---