Виды деформации

Деформа́ция (от лат. deformatio — «искажение») — изменение взаимного положения частиц тела, связанное с их перемещением друг относительно друга. Деформация представляет собой результат изменения межатомных расстояний и перегруппировки блоков атомов. Обычно деформация сопровождается изменением величин межатомных сил, мерой которого является упругое механическое напряжение.

Причины отказа механики: прогиб, коррозия, пластическая деформация, усталость материала, удар, трещина, плавление, износ.

Деформации  разделяют на обратимые (упругие) и необратимые (пластические, ползучести). Упругие деформации исчезают после окончания действия приложенных сил, а необратимые — остаются. В основе упругих деформаций лежат обратимые смещения атомов металлов от положения равновесия; в основе необратимых — необратимые перемещения атомов на значительные расстояния от исходных положений равновесия.

Пластические  деформации — это необратимые деформации, вызванные изменением напряжений. Деформации ползучести — это необратимые деформации, происходящие с течением времени. Способность веществ пластически деформироваться называется пластичностью. При пластической деформации металла одновременно с изменением формы меняется ряд свойств — в частности, при холодном деформировании повышается прочность.

Наиболее  простые виды деформации тела в целом: растяжение-сжатие, сдвиг, изгиб, кручение.

В большинстве  практических случаев наблюдаемая  деформация представляет собой совмещение нескольких одновременных простых  деформаций. В конечном счёте, однако, любую деформацию можно свести к  двум наиболее простым: растяжению (или  сжатию) и сдвигу.

Причины возникновения деформации твёрдых тел

Деформация  твёрдого тела может явиться следствием фазовых превращений, связанных  с изменением объёма, теплового расширения, намагничивания (магнитострикция), появления  электрического заряда (пьезоэлектрический эффект) или же результатом действия внешних сил.

Деформация  называется упругой, если она исчезает после удаления вызвавшей её нагрузки, и пластической, если после снятия нагрузки она не исчезает (во всяком случае, полностью). Все реальные твёрдые  тела при деформации в большей  или меньшей мере обладают пластическими  свойствами. При некоторых условиях пластическими свойствами тел можно  пренебречь, как это и делается в теории упругости. Твёрдое тело с достаточной точностью можно  считать упругим, то есть не обнаруживающим заметных пластических деформаций, пока нагрузка не превысит некоторого предела (предел упругости).

Природа пластической деформации может быть различной  в зависимости от температуры, продолжительности  действия нагрузки или скорости деформации. При неизменной нагрузке, приложенной  к телу, деформация изменяется со временем; это явление называется ползучестью. С возрастанием температуры скорость ползучести увеличивается. Частными случаями ползучести являются релаксация и упругое  последействие. Одной из теорий, объясняющих  механизм пластической деформации, является теория дислокаций в кристаллах.

В теории упругости  и пластичности тела рассматриваются  как «сплошные». Сплошность (то есть способность заполнять весь объём, занимаемый материалом тела, без всяких пустот) является одним из основных свойств, приписываемых реальным телам. Понятие сплошности относится также к элементарным объёмам, на которые можно мысленно разбить тело. Изменение расстояния между центрами каждых двух смежных бесконечно малых объёмов у тела, не испытывающего разрывов, должно быть малым по сравнению с исходной величиной этого расстояния.

Измерение деформации производится либо в процессе испытания материалов с целью  определения их механических свойств, либо при исследовании сооружения в  натуре или на моделях для суждения о величинах напряжений. Упругие  деформации весьма малы, и их измерение  требует высокой точности. Наиболее распространённый метод исследования деформации — с помощью тензометров. Кроме того, широко применяются тензодатчики сопротивления, поляризационно-оптический метод исследования напряжения, рентгеноструктурный анализ. Для суждения о местных пластических деформациях применяют накатку на поверхности изделия сетки, покрытие поверхности легко растрескивающимся лаком и т. д.