Деформативные свойства. - Строительные материалы - Краткий лекционный курс

            Под влиянием внешних факторов материалы могут изменять свои размеры и форму, т.е. деформироваться.

            При приложении к материалу /образцу/ внешних сил изменяются расстояния между атомами, происходит изменение линейных размеров деформируемого тела на значение ∆ℓ в направлении действия сил /при растяжении – удлинение, при сжатии – укорочение/

            Мерой деформации является относительная деформация ε, равная отношению абсолютной деформации ∆ℓ к первоначальному значению линейного размера образца ℓо

                                                                ∆ℓ = ℓк - ℓо   ;       ε = ∆ℓ/ℓо                                                      (1.34.)

где: ℓо – первоначальная рабочая длина образца, мм; ℓк – конечная длина после разрыва, м ε – относительная деформация

       ∆ℓ - абсолютная деформация

                 Различают деформации: I. упругие – исчезающие после снятия нагрузи. 2. пластические или остаточные – не исчезающие после снятия нагрузки.

            Механические свойства того или иного материала характеризуются диаграммой растяжения (или сжатия), представляющей собой график зависимости между растягивающей силой, Р и удлинением образца ∆ℓ, или диаграммой деформаций, у которой на оси абсцисс отложены относительные удлинения - ∆ℓ/ℓ, а на оси ординат – напряжения .

            На рис. 1 представлены диаграммы деформаций для стекла «а», стали «б», бетона «в», эластомера «г». По виду диаграмм деформации стекло, и бетон относятся к хрупким материалам, а сталь и эластомер к пластичным.

            Хрупкие материалы под действием возрастающей статической нагрузки разрушаются /мгновенно/ в результате образования быстрого роста одной или нескольких трещин, т.е. хрупкие материалы не деформируются перед разрушением. (рис. 1,»а» и «в»).

К хрупким материалам относятся все виды природных и искусственных каменных материалов, керамические материалы, стекло и др. Пластичные материалы в этих же условиях под действием возрастающей статической нагрузки значительно деформируются, заметно изменяя свою форму и объем, и только затем разрушаются (рис. 1 б,г) металлы, металлические сплавы, ряд пластмасс, глины, резины и др.

                 а)                                         б)                                         в)                                    г)

                                                                А

                                                                          В

                                        Е                                        Е                                         Е                                   Е

Рис.1.1. схемы диаграмм деформаций Е от напряжения .

а/стекла; б/стали; в/бетона; г/эластомера;

А-В – площадь текучести

УПРУГОСТЬ – способность материала самопроизвольно восстанавливать первоначальную форму и размеры после прекращения действия внешних сил

модуль упругости – характеризует жесткость материала. Чем выше модуль упругости, тем менее пластичен материал.

модуль упругости Е /модуль Юнга/ связывает упругую относительную деформацию ε и одноосное напряжение  соотношением, выражающим закон Гука:

                                                                               ε = /Е                                                                  (1.35.)

ХРУПКОСТЬ - свойства материала под действием нагрузки разрушаться без заметной пластической деформации

пластичность – способность материала изменять форму и размеры под действием внешних сил, не разрушаясь и сохранять их после снятия нагрузки.

ползучесть – способность материала деформироваться при длительном постоянном действии внешних сил.

релаксация – самопроизвольное снижение первоначальных напряжений в материале за счет внутренней перегруппировки атомов и переориентации внутримолекулярной структуры.

предельная растяжимость – деформация материала в момент разрушения при центральном растяжении.