Види деформації

Розрізняють чотири основних види деформації:

  • розтягнення (стиснення);
  • зсув;
  • кручення;
  • вигин.

Деформація розтягу була вже розглянута на прикладі пружини. Якщо один кінець тіла (пружини, стрижня, дроту) закріпити, а на іншій подіяти силою, спрямованою уздовж цього тіла, то тіло розтягнеться. Те ж саме станеться, якщо на обидва кінці тіла подіяти двома протилежно спрямованими силами. При розтягуванні збільшується довжина тіла, але зменшуються його поперечні розміри. Розтягування відчувають канати, троси, струни музичних інструментів, балки будівельних конструкцій і т. д.

Стиснення відбувається під дією двох сил, спрямованих назустріч один одному. У цьому випадку зменшується довжина тіла, але збільшуються його поперечні розміри. Стисненню піддаються:

  • фундаменти будівель;
  • опори;
  • стовпи;
  • стіни;
  • ніжки столів;
  • стільців і т. д.

Якщо на тіло діють сили, то вони прагнуть змістити одну частину тіла щодо іншої. У цьому випадку тіло відчуває деформацію, звану зрушенням. При зсуві змінюється форма тіла, але не змінюється його обсяг. Зрушення супроводжується розтягуванням і стисненням. Ми розуміємо, що довжина діагоналі АС збільшується, а довжина діагоналі BD зменшується.

Зрушення – поширений вид деформації, він має місце завжди, коли існує тертя.

Наприклад, якщо намагатися зрушити з місця важке тіло або тягнути його по підлозі, то і в тому, і в іншому випадку тіло і підлога піддаються деформації зсуву. Такий деформації піддаються заклепки і болти, що з’єднують вироби, зварні шви. Якщо деформація зсуву з пружної перетворюється на пластичну, то відбувається переміщення одних шарів уздовж інших, що подібно течією рідини, коли одні шари рідини безперервно зсуваються щодо інших.

Хай один кінець стрижня закріплений, а на іншій діють дві паралельні і протилежно направлені сили, що лежать в площині, перпендикулярній осі обертання тіла. При цьому шари стрижня повернуться один щодо одного на деякий кут.

Виникаючу деформація називають крученням.

Спостерігати деформацію кручення можна, якщо взяти гумову трубку і обертати її кінці в протилежних напрямках. Попередньо накреслена уздовж трубки пряма прийме форму гвинтової лінії. Деформація кручення виникає при закручуванні гайок, їй піддаються деталі машин, що передають обертальний рух:

  • вали, на які насаджені зубчасті колеса;
  • карданний вал автомобіля та ін.

При вигині опукла сторона тіла розтягується, а увігнута – стискається. Таким чином, вигин зводиться до розтягування і стиснення різних частин тіла.

Усередині згинаного тіла знаходиться шар, який змінює свою форму, але не змінює довжину, тобто не відчуває ні розтягування, ні стиснення. Цей шар називають нейтральним. Поблизу нейтрального шару тіло майже не відчуває деформації, і виникаюча тут сила пружності мала.

Тому в деталях, схильних вигину, можна зменшити площу перерізу близько нейтрального шару. У будівельних конструкціях суцільні стрижні замінюють трубами, бруси – тавровими або двотавровими балками, а також швелерами. Це дозволяє заощадити метал і полегшити конструкції, не зменшуючи їхньої міцності.

Зустрічаються в тілах деформації досить різноманітні, найчастіше спостережувана деформація є складною і являє собою кілька деформацій одночасно. Будь-який вид деформації може бути зведений до двох найбільш простих:

  • розтягування (стиснення);
  • зрушення.

Розглянуті види деформації можуть бути як пружними, так і пластичними.

Питання для самоперевірки

  • Чим відрізняється пружна деформація від пластичної?
  • Поясніть, чому абсолютно пружна деформація є ідеалізацією.
  • Поясніть причину виникнення в тілі сили пружності при розтягуванні.
  • Перерахуйте основні види деформації. Наведіть приклади.
  • Чому в конструкціях можна суцільні деталі замінювати порожнистими?
Посилання на основну публікацію