Что такое упругость, исчисление ее модуля для конкретного материала. Каковы особенности твердости, как ее определить и от чего она зависит. Выносливость и истираемость – их специфика и характеристики.
Упругость
Данная характеристика различных материалов характеризует их возможность восстанавливать объем и форму, если речь и дет о твердых веществах, либо один объем в случае с жидкими и вязкими веществами, когда на все эти материалы прекращено воздействие внешней деформации. Максимум напряжения, не приводящего к пластической деформации, называют «пределом упругости». Существует также условный ее предел – минимум напряжения, приводящего к пластической деформации.
Модуль упругости конкретного материала является неизменной величиной, которую измеряют, подобно напряжению, в паскалях. Данный показатель обозначает жесткость конкретного объекта (материала), его стойкость к деформирующему воздействию. Показатели жесткости повсеместно востребованы в ходе решения задач, связанных с сопротивлением материалов.
Поведение материала характеризуется зависимостью между напряжениями и деформациями, возникающими при нагружении тела. Простейший случай такой зависимости – линейная связь между напряжениями и деформациями при одноосном растяжении-сжатии упругого тела – называется законом Гука. Заметим при этом, что упругость предполагает обратимость деформаций после прекращения действия напряжений, а линейная упругость, отражаемая законом Гука, является лишь одной из моделей поведения материала.
Линейная зависимость между компонентами тензоров напряжений и деформаций при сложном напряженном состоянии упругого тела обозначается как обобщенный закон Гука.
Анизотропное тело характеризуется тем, что параметры его структуры и физико-механических свойств зависят от направления.
Рассмотрим два наиболее типичных представителя анизотропных КМ – ортотропный и трансверсально изотропный материа-лы.
Примером ортотропного материала служит КМ на основе ткани, имеющей ортогонально расположенные нити основы и утка. Свойства в направлениях армирования отличаются от свойств в других направлениях в плоскости ткани и под произвольным углом к этой плоскости. Элементы матрицы жесткости и компоненты тензора модулей упругости ортотропного и трансверсально изотропного тел находят по общим правилам теории упругости. Число независимых значений этих постоянных в главных осях симметрии равно 9 и 5 соответственно, поскольку имеют место соотношения, вытекающих из свойств симметрии.
Твердость
Данная характеристика выражает свойства материала к сопротивлению против внедрения в него иного объекта с превосходящими характеристиками твердости. Выражаясь более общим порядком, данный показатель обозначает, насколько объект стоек против деформации либо разрушения в результате местного приложения силы. Твердость материала зависит от его структуры. В количественных единицах данный параметр исчисляют по-разному. В частности, при проверке металлов и пластмасс замеряется диаметр в материал контрольного объекта (шарика-индентора). Эти числовые показатели занимают вторичные позиции, которые зависят метода испытания и от первичных свойств:
— модуль упругости;
— предел прочности и т.д.
Твердость материалов важна для подбора полового покрытия и поверхностного слоя автодорог. Кроме того, ее используют для подсчета иных характеристик материалов (анализ податливости, жесткости изделия).
Истираемость
Данный показатель материала заключается в сокращении его массы и объема путем разрушения его поверхности, подвергаемой воздействию истирающих усилий. Сопротивление этому процессу и составляет основной эксплуатационный параметр материалов, в основном используемых для пола и дорожного покрытия.
Выносливость
Этот показатель позволяет оценить, насколько материал способен выдерживать усталостное разрушение. Он выражается в количестве циклов повторных напряжений до деформации или растрескивания.
Гибкость
Этот показатель зависит от химического состава, технологии производства и других обстоятельств. Деформация и растяжение полимеров обычно занимает некоторое время, происходит аккумуляция остаточных явлений прежних деформаций. Эти свойства очень важны для понимания различных особенностей полимеров.