Коэффициентом Пуассона т называется отношение относительного поперечного сужения (расширения) Ad/d к относительному продольному удлинению (сжатию) А///:
Ad I d ' АГ
По достижении предела пропорциональности удлинение возрастает быстрее, чем напряжение.
Пределом упругости называется максимальное напряжение, при котором еще не получаются остаточные деформации, остающиеся в теле после снятия напряжения.
Предел текучести характеризует состояние деформированного тела, после которого удлинение возрастает без увеличения действующей силы.
Пределом прочности называется напряжение, соответствующее наибольшей нагрузке, выдерживаемое телом перед разрушением.
Сдвигом называется деформация, при которой все плоские слои твердого тела, параллельные некоторой плоскости (плоскости сдвига), не искривляясь и не изменяясь в размерах, смещаются параллельно друг другу. Сдвиг происходит под действием силы F, приложенной касательно к грани, параллельной плоскости сдвига. Мерой деформации является угол сдвига (относительный сдвиг) п, выраженный в радианах.
Для малых деформаций п = tgп = Ах/х, где Дл; - абсолютный сдвиг.
По закону Гука относительный сдвиг пропорционален касательному «скалывающему») напряжению:
a =F/5=G,
Т V9
где G - модуль сдвига, численно равный касательному напряжению, вызывающему относительный сдвиг, равный единице.
Удельная (на единицу объема) потенциальная энергия деформированного тела при сдвиге равна:
wx — <т 2/2 G .
т
Кручением называется деформация образца с одним закрепленным концом под действием пары сил, плоскость которой перпендикулярна к оси образца. Момент этой пары называется крутильным моментом.
Кручение состоит в относительном повороте параллельных друг другу сечений, проведенных перпендикулярно к оси образца. Относительный угол кручения п' = d(p/dz, где ср - угол поворота, г - измеренное по оси образца расстояние от закрепленного конца.
Закон Гука для кручения:
ri = М ( GJ ,
к р 5
где А/ - крутящий момент, G -модуль сдвига, J - полярный момент инерции.
Для кругового сечения радиуса R:
J = tiR4 /2. р
Момент, закручивающий на угол ф однородный круглый стержень, имеющий длину L и радиус R:
*G R2
A/k =---<р.
k 2 L
Удельная (на единицу объема) потенциальная энергия деформированного круглого цилиндра:
w = MWlGJ1 ,
к к р ’
где г - расстояние от оси цилиндра.
11.2.3. Твердые аморфные вещества
Аморфными называются вещества, не обладающие в конденсированном состоянии кристаллическим строением, но обладающие упругостью формы (модуль сдвига не равен нулю).
В аморфном состоянии могут находиться обычные стекла, сера, селен, глицерин и большинство высокомолекулярных соединений - полимеры, молекулы которых построены из большого числа повторяющихся групп атомов.
Аморфные вещества при определенных условиях стеклуются, т.е. переходят от свойств и закономерностей жидкого состояния к свойствам и закономерностям твердого состояния.
Переход аморфного вещества из жидкого состояния в твердое при изменении температуры или давления называется структурным стеклованием. При таком переходе меняются объем, теплосодержание, а также механические, электрические и другие свойства веществ. Аморфное вещество в твердом состоянии называется застеклованным веществом или стеклом.
Размягчение - переход вещества из твердого состояния в жидкое при повышении температуры. Стеклование и размягчение совершаются в широкой температурной области - до нескольких десятков градусов. Однако условно переход характеризуют некоторой одной температурой стеклования или температурой размягчения, произвольно выбранной в интервале перехода.
При охлаждении аморфного вещества его свойства зависят только от температуры и скорости охлаждения. При нагревании твердого аморфного вещества его свойства зависят не только от скорости нагревания, но и от структуры, зафиксированной в образце, в свой очередь зависящую от скорости предварительного охлаждения.
При стекловании или размягчении коэффициенты теплового расширения и теплоемкость резко меняются.
