Reklama

Виды деформаций

Изменение формы или объема тела под действием каких-либо причин называется деформацией. Выясним, какие виды деформаций встречаются на практике при механических воздействиях на твердые тела.

Если к торцам стержня приложить силы F1 и F2, направленные вдоль его оси в противоположные стороны, то он будет или растягиваться, или сжиматься. Увеличение длины тела под действием сил, растягивающих его в одном направлении, называется деформацией продольного растяжения (рис. 11.11, а).

2

Уменьшение длины тела под действием сил, сжимающих его в одном направлении, называется деформацией продольного сжатия (рис. 11.11,6). Отметим, что при этих деформациях одновременно происходит небольшое изменение площади поперечного сечения тела.

Накачивая воздухом резиновую камеру, мы видим, что ее размеры увеличиваются по всем направлениям. Опустив надутую резиновую камеру в воду, можно заметить, что она сжимается по всем направлениям (рис.11.12). Увеличение объема тела под действием сил, растягивающих его по всем направлениям, называется деформацией всестороннего растяжения.

Уменьшение объема тела под действием сил, сжимающих его по всем направлениям, называется деформацией всестороннего сжатия.

1

Если закрепить один конец стержня, а к свободному концу приложить силу F, перпендикулярную оси (рис. 11.13, а), то стержень изгибается. Стержень на двух опорах под действием поперечной силы F, приложенной между опорами, прогибается (рис. 11.13,6). Изгиб стержня под действием сил, перпендикулярных к его оси, называется деформацией поперечного изгиба. Заметим, что смещение конца стержня (рис. 11.13, α) или середины (рис. 11.13, 6) называют стрелой прогиба (h). Отметим, что выпуклая сторона стержня при изгибе удлиняется (растягивается), а вогнутая укорачивается (сжимается).

3

Если сжимать с двух концов стальную линейку, то она будет изгибаться рис. 11.14). Изгиб стержня при продольном сжатии называется деформацией продольного изгиба.

Прикладывая к торцам стержня две пары сил, поворачивающих эти торцы в противоположные стороны (рис. 11.15), можно обнаружить скручивание стержня. При этом происходит поворот верхних слоев стержня относительно нижних. Поворот параллельных слоев тела относительно друг друга под действием двух пар сил называется деформацией кручения.

Закрепим брусок и приложим к нему силу F1 стремящуюся его сдвинуть (рис. 11.16). В месте закрепления бруска возникает такая же по величине, и обратная по направлению сила F2. Действие этих сил вызовет перекос бруска на некоторый угол Ɵ. При этом верхние слои бруска сдвигаются относительно нижних. Сдвиг параллельных слоев тела относительно друг друга под действием сил, параллельных этим слоям, называется деформацией сдвига.

IMG_20140705_0006_cr

Каждая из описанных выше деформаций может быть большой или маленькой. Величину любой из них можно оценивать абсолютной деформацией ∆α. Абсолютной деформацией называется числовое изменение какого-либо размера тела под действием сил. Например, при одностороннем растяжении (сжатии) тела абсолютной деформацией является изменение длины тела ∆l (рис. 11.11), при всестороннем растяжении (сжатии) — изменение объема ∆V и т. д.

Однако более наглядной оценкой изменения объема или формы тела под действием приложенных сил является относительная деформация ε (греч. «эпсилон»). Относительной деформацией называется число, показывающее, какую часть от первоначально размера тела α составляет абсолютная деформация ∆α:

ε=(∆α)/α (11.1)

Например, при одностороннем растяжении (сжатии) получим

ε= (∆l)/l(11.2)

При сдвиге относительной деформацией служит tgƟ:

ε= tgƟ. (11.3)

Reklama