Серпімді деформациялар

Жұмыс түрі: Реферат
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 14 бет
Таңдаулыға:

Қазақстан Республикасы Жоғарғы Білім және Ғылым министрлігі

Академик Е. А. Бөкетов атындағы Қарағанды зерттеу университеті

Математика жэне ақпараттық технологиялар факультеті

T. Ғ. Мустафин атындағы алгебра, математикалык логика және геометрия кафедрасы

РЕФЕРАТ

Тақырыбы: «Деформация»

Орындаған: Мех 22 - 1 тобының

студенті Хуанған Ақбота

Қабылдаған: Самалыков

Қарағанды 2024ж.

Жоспар:

Кіріспе
Негізгі бөлім

Деформацияны анықтау
Деформация түрлері
Деформациялардың пайда болу себептері
Гук заңы
Серпімділік модулі
Беріктік шегі
Иілгіштік және серпімді пластикалық деформация
Әртүрлі материалдардағы деформациялар
Деформацияларды өлшеу
Деформациялар туралы білімді тәжірибеде қолдану
Материалдардың қасиеттерін салыстыру кестесі

Қорытынды
Пайдаланылған әдебиеттер

Кіріспе

Деформациялар - бұл сыртқы күштердің әсерінен дененің пішіні мен көлемінің өзгеруі. Олар инженерия мен құрылыста маңызды рөл атқарады, сондықтан олардың мәні мен қасиеттерін түсіну маңызды.

Деформацияны анықтау

Деформация - сыртқы күштердің немесе ішкі кернеулердің әсерінен дененің пішіні мен көлемінің өзгеруі. Ол серпімді деформация нәтижесінде де, күш тоқтатылғаннан кейін дене бастапқы күйіне оралғанда да, пластикалық деформация нәтижесінде де, күш тоқтатылғаннан кейін дене жаңа күйде қалғанда да пайда болуы мүмкін.

Деформацияны ығысу шамасымен, бұрыштың өзгеруімен, дененің ұзындығының немесе көлемінің өзгеруімен өлшеуге болады. Ол бір уақытта бір бағытта да, бірнеше бағытта да болуы мүмкін.

Деформация сопроматтағы маңызды ұғым болып табылады, өйткені ол жүктемелердің әсерінен материалдың әрекетін бағалауға мүмкіндік береді. Деформацияны түсіну инженерлер мен конструкторларға берік және сенімдірек конструкцияларды әзірлеуге мүмкіндік береді.

Деформация түрлері

Деформациялар әртүрлі бағытта болуы мүмкін және әртүрлі сипаттамаларға ие болуы мүмкін. Деформацияның негізгі түрлерінің кейбірі мыналар:

Созылу

Созылу - дененің әсер ететін күш бағыты бойынша ұзаруы кезіндегі деформация. Созылу нәтижесінде дененің ұзаруы және жұқаруы пайда болады.

Қысу

Сығылу - дененің әсер ететін күш бағыты бойынша жиырылуы кезіндегі деформация. Қысу нәтижесінде дененің жиырылуы және қалыңдауы пайда болады.

Иілу

Иілу - дененің күш әсерінен майысып, қисықтық тудыратын деформациясы. Иілу нәтижесінде дененің әртүрлі бөліктерінде кернеулер мен деформациялар пайда болады.

Бұралу

Бұралу - күштің әсерінен дене өз осінің айналасында айналатын деформация. Бұралу нәтижесінде денеде пішін мен кернеудің өзгеруі орын алады.

Ығысу

Ығысу - дененің әртүрлі бөліктері жазықтық бойымен бір-біріне қатысты ығысатын деформация. Ығысу нәтижесінде ығысу кернеулері мен деформациялар пайда болады.

Деформацияның бұл түрлерінің әрқайсысының өзіндік ерекшеліктері бар және материалдың әрекетіне әсер етуі мүмкін. Деформацияның бұл түрлерін түсіну инженерлер мен конструкторларға конструкцияларды жобалау мен есептеу кезінде олардың әсерін дұрыс бағалауға және ескеруге мүмкіндік береді.

Деформациялардың пайда болу себептері

Деформациялар әртүрлі себептерге байланысты пайда болуы мүмкін. Деформациялардың пайда болуының негізгі себептерінің кейбірі мыналар:

Сыртқы күштер

Деформацияның негізгі себептерінің бірі материалға әсер ететін сыртқы күштер болып табылады. Бұл созылу, қысу, иілу, бұралу немесе ығысу күштері болуы мүмкін. Сыртқы күштер құрылымға түсетін жүктемелерден немесе қоршаған ортаның әсерінен пайда болуы мүмкін.

Температураның өзгеруі

Температураның өзгеруі материалдардағы деформацияларды тудыруы мүмкін. Қыздырылған кезде материал кеңейеді, ал салқындаған кезде жиырылады. Бұл материалдың өлшемі мен пішінінің өзгеруіне әкелуі мүмкін.

Материалдың механикалық қасиеттері

Материалдың серпімділік, иілгіштік және беріктік сияқты механикалық қасиеттері деформациялардың пайда болуына да әсер етуі мүмкін. Егер материалдың икемділігі төмен болса, онда ол аз күштердің әсерінен деформациялануы мүмкін. Егер материалдың иілгіштігі төмен болса, деформация кезінде ол оңай құлап кетуі мүмкін. Егер материалдың беріктігі төмен болса, онда ол ауыр жүктемелерге төтеп бере алмай, деформациялануы немесе бұзылуы мүмкін.

Материалдың біртектілігі

Жарықтар, қосындылар немесе ақаулар сияқты материалдағы біркелкі еместіктер локализацияланған деформацияларға әкелуі мүмкін. Бұл біркелкі еместіктер материалды әлсіретіп, оның деформациялануына немесе бұзылуына әкелуі мүмкін.

Осы себептердің барлығы материалдың әрекетіне әсер етіп, оның деформациясын тудыруы мүмкін. Осы себептерді түсіну инженерлер мен конструкторларға қажетсіз деформацияларды болдырмау және материалдардың беріктігі мен сенімділігін арттыру үшін конструкцияларды жобалау және есептеу кезінде олардың әсерін ескеруге мүмкіндік береді.

Гук заңы

Гук заңы - серпімді материалдағы кернеу мен деформация арасындағы байланысты сипаттайтын серпімділіктің негізгі заңы. Оны 17 ғасырда итальяндық физик-математик Роберто Гук тұжырымдаған.

Анықтамасы

Гук заңы материалда пайда болатын кернеу оның деформациясына пропорционал екенін айтады. Математикалық тұрғыдан мұны былай жазуға болады:

σ = E * ε

қайда:

σ - кернеу (аудан бірлігіне әсер ететін күш)

E - серпімділік модулі (материалдың сипаттамасы)

ε - деформация (материалдың ұзындығының немесе пішінінің салыстырмалы өзгеруі)

Гук заңының қасиеттері

Гук заңының бірнеше маңызды қасиеттері бар:

Сызықтық

Гук заңы материалдың серпімді аймағында, яғни кішігірім деформациялар кезінде ғана жарамды. Үлкен деформациялар кезінде материал пластикке айналуы мүмкін және Гук заңына бағынбайды.

Қайтымдылық

Егер материалдың деформациясы жойылса, материалдағы кернеу де жоғалады. Бұл деформация жойылғаннан кейін материалдың бастапқы қалпына келетінін білдіреді.

Серпімділік модулі

Серпімділік модулі (E) материалдың қаттылығының өлшемі болып табылады және материалдың деформацияға қаншалықты төзімді екенін анықтайды. Серпімділік модулінің мәні неғұрлым жоғары болса, материал соғұрлым қаттырақ болады және күштің әсерінен соғұрлым аз деформацияланады.

Қолдану

Гук заңы инженерия мен ғылымда кеңінен қолданылады. Ол әртүрлі конструкциялар мен материалдардағы кернеулер мен деформацияларды есептеу үшін қолданылады. Гук заңын білу инженерлерге материалдардың жүктеме кезіндегі әрекетін болжауға және берік және сенімдірек құрылымдарды жобалауға мүмкіндік береді.

Серпімділік модулі

Серпімділік модулі (E) - материалдың қаттылығын және деформациядан кейін пішінін қалпына келтіру қабілетін анықтайтын физикалық сипаттамасы. Бұл материалдардың серпімділік қасиеттерін сипаттау үшін қолданылатын негізгі параметрлердің бірі.

Анықтамасы

Серпімділік модулі серпімді материалдағы кернеудің деформацияға қатынасы ретінде анықталады. Математикалық тұрғыдан мұны былай жазуға болады:

E = σ / ε

қайда:

E - серпімділік модулі

σ - кернеу (аудан бірлігіне әсер ететін күш)

ε - деформация (материалдың ұзындығының немесе пішінінің салыстырмалы өзгеруі)

Серпімділік модульдерінің түрлері

Деформациялардың әртүрлі түрлерін сипаттайтын серпімділік модульдерінің бірнеше түрлері бар:

Янг модулі (E)

Янг модулі немесе бойлық серпімділік материалдың бойлық кернеудің әсерінен бойлық деформацияға (ұзындықтың өзгеруіне) қарсы тұру қабілетін сипаттайды. Ол металдардың, пластмассалардың және басқа материалдардың серпімділік қасиеттерін сипаттау үшін ең көп таралған және кеңінен қолданылады.

Ығысу модулі (G)

Ығысу модулі немесе көлденең серпімділік материалдың көлденең кернеудің әсерінен көлденең деформацияға (пішіннің өзгеруіне) қарсы тұру қабілетін сипаттайды. Ол металл қосылыстары мен топырақтар сияқты ығысу жүктемелеріне ұшырайтын материалдардың серпімділік қасиеттерін сипаттау үшін қолданылады.

Пуассон коэффициенті (ν)

Пуассон коэффициенті бойлық кернеудің әсерінен көлденең деформацияның бойлық деформацияға қатынасын анықтайды. Бұл деформация кезінде материалдың пішінінің өзгеруінің өлшемі болып табылады және -1-ден 0, 5-ке дейінгі мәндерді қабылдай алады. Пуассон коэффициенті металдар, пластмасса және бетон сияқты материалдардың серпімділік қасиеттерін сипаттау үшін қолданылады.

Қолдану

Серпімділік модулі конструкцияларды жобалау мен талдауда маңызды параметр болып табылады. Серпімділік модулін білу инженерлерге жүктеме кезіндегі материалдардың әрекетін болжауға және белгілі бір қолданбалар үшін сәйкес материалдарды таңдауға мүмкіндік береді. Мысалы, серпімділік модулі жоғары материал қаттырақ және деформацияға азырақ бейім болады, бұл берік және тұрақты құрылымдарды жобалау кезінде маңызды болуы мүмкін.

Беріктік шегі

Беріктік шегі - бұл материал бұзылмай көтере алатын максималды кернеу. Бұл материалдың беріктігінің маңызды көрсеткіші болып табылады және оның сенімділігі мен сыртқы кернеулерге төтеп беру қабілетін бағалау үшін қолданылады.

Анықтамасы

Беріктік шегі материалдың көтере алатын максималды беріктігінің оның көлденең қимасының ауданына қатынасы ретінде анықталады. Математикалық тұрғыдан мұны былай жазуға болады:

σ _пр = F _макс / A

қайда:

σ _пр - беріктік шегі

F _макс - материал көтере алатын максималды күш

А - материалдың көлденең қимасының ауданы

Беріктік шегінің түрлері

Жүктемелердің әртүрлі түрлерін сипаттайтын беріктік шегінің бірнеше түрлері бар:

Созылу беріктігі (σ _р )

Созылу беріктігі материалдың созылу кезінде көтере алатын максималды кернеуін анықтайды. Ол беріктік шегінің ең көп тараған түрі болып табылады және металдардың, пластмассалардың және басқа материалдардың беріктігін бағалау үшін кеңінен қолданылады.

Сығуға беріктік шегі (σ _бірге )

Сығымдау беріктігі материалдың қысу кезінде көтере алатын максималды кернеуін анықтайды. Ол бетон және тас сияқты қысу жүктемелеріне ұшырайтын материалдардың беріктігін бағалау үшін қолданылады.

Иілуге беріктік шегі (σ _және )

Иілуге беріктік шегі материалдың иілу кезінде көтере алатын максималды кернеуін анықтайды. Ол арқалықтар мен пластиналар сияқты иілу жүктемелеріне ұшырайтын материалдардың беріктігін бағалау үшін қолданылады.

Қолдану

Беріктік шегі конструкцияларды жобалау мен талдауда маңызды параметр болып табылады. Беріктік шегін білу инженерлерге материалды белгілі бір жағдайларда пайдалану қаншалықты қауіпсіз екенін бағалауға мүмкіндік береді. Мысалы, көпірлерді немесе ғимараттарды жобалау кезінде материалдардың беріктігі мен қауіпсіздігін қамтамасыз ету үшін олардың созылу беріктігін ескеру қажет.

Иілгіштік және серпімді пластикалық деформация

Иілгіштік - сыртқы күштердің әсерінен материалдың пішінін бұзбай өзгерту қасиеті. Иілгіштік материалдардың маңызды механикалық қасиеттерінің бірі болып табылады және олардың пластикалық деформацияға қабілеттілігін анықтайды.

Серпімді пластикалық деформация

Эластопластикалық деформация - бұл материал алдымен серпімді деформацияға ұшырап, содан кейін пластикалық деформацияға ауысатын процесс. Серпімді деформация материал кернеуге ұшыраған кезде пайда болады, бірақ жүктеме жойылғаннан кейін бастапқы қалпына келеді. Пластикалық деформация, керісінше, материалдың пішінін өзгертетінін және жүктеме жойылғаннан кейін бастапқы күйіне оралмайтынын білдіреді.

Эластопластикалық деформация дислокациялардың қозғалысына байланысты - материалдың кристалдық құрылымындағы ақаулар. Жүктеме кезінде дислокациялар материал ішінде қозғала бастайды және оның пластикалық деформациясын тудырады. Бұл жағдайда материал пішінін өзгерте алады, бірақ массасы мен көлемін сақтайды.

Аққыштық шегі

Шығымдылық кернеуі - бұл материалдың кернеуді айтарлықтай арттырмай, пластикалық деформациялана бастайтын кернеуі. Бұл материалдың икемділігінің маңызды көрсеткіші болып табылады және оның пластикалық деформацияға сынбай төтеп беру қабілетін бағалау үшін қолданылады.

Аққыштық шегі эксперименталды түрде анықталады және әдетте созылу беріктігімен бірге көрсетіледі. Шығымдылық беріктігі әртүрлі материалдар үшін әртүрлі болуы мүмкін және олардың құрылымы мен құрамына байланысты.

Қолдану

Материалдардың иілгіштігі мен серпімділігін түсіну инженерлік инженерия, металлургия, құрылыс және т. б. қоса алғанда, әртүрлі салалар үшін маңызды. Бұл қасиеттерді білу инженерлер мен дизайнерлерге белгілі бір қолданбалар үшін сәйкес материалдарды таңдауға және олардың жүктеме кезіндегі әрекетін болжауға мүмкіндік береді.

Әртүрлі материалдардағы деформациялар

Серпімді деформациялар

Серпімді деформациялар материалдарға жүктеме түскенде пайда болады, бірақ жүктеме жойылғаннан кейін бастапқы қалпына келеді. Серпімді деформациялар резеңке, серіппелер және кейбір металдар сияқты серпімді материалдарға тән. Серпімді деформациялар кезінде материалдағы атомдар немесе молекулалар тепе-теңдік жағдайына қатысты ығысады, бірақ құрылымын өзгертпейді.

Пластикалық деформациялар

Пластикалық деформациялар материалдарда пішінін өзгерткенде пайда болады және жүктеме жойылғаннан кейін бастапқы күйіне оралмайды. Пластикалық деформациялар металдар, полимерлер және кейбір керамикалық материалдар сияқты иілгіш материалдарға тән. Пластикалық деформациялар кезінде материалдағы атомдар немесе молекулалар қозғалады және құрылымын өзгертеді.

Ығысу деформациялары

Ығысу деформациялары материалдарда материалдың қабаттары немесе бөлшектері бір-біріне қатысты ығысқанда пайда болады. Бұл металдар сияқты кристалдық құрылымы бар материалдарға тән. Ығысу деформациялары дислокацияның пайда болуына әкелуі мүмкін - материалдың кристалдық торындағы ақаулар.

Созылу және қысу

Созылу және сығылу - материалдардың жүктеме бағыты бойынша ұзындығын өзгертетін деформация түрлері. Созылу материал созылған кезде, ал қысу материал қысылған кезде пайда болады. Созылу және сығылу материалдың қасиеттеріне байланысты серпімді немесе пластикалық болуы мүмкін.

Қисықтық

Қисықтық - материалдың иілу арқылы пішінін өзгертетін деформация түрі. Иілу жүктемесіне ұшыраған арқалықтар немесе пластиналар сияқты материалдарда қисықтық пайда болуы мүмкін. Материалдың қасиеттеріне байланысты қисықтық серпімді немесе пластикалық болуы мүмкін.

Ығысу

Ығысу - қабаттарды немесе бөлшектерді бір-біріне қатысты жылжыту арқылы материал пішінін өзгертетін деформация түрі. Ығысу кернеуіне ұшыраған саз немесе құм сияқты материалдарда ығысу орын алуы мүмкін. Ығысу материалдың қасиеттеріне байланысты серпімді немесе пластикалық болуы мүмкін.

Материалдардағы деформациялардың әртүрлі түрлерін түсіну инженерлер мен дизайнерлер үшін белгілі бір қолданбалар үшін қолайлы материалдарды таңдау және олардың жүктеме кезіндегі әрекетін болжау үшін маңызды. Бұл неғұрлым берік және сенімдірек конструкциялар мен бұйымдарды жасауға мүмкіндік береді.

Деформацияларды өлшеу

Стрейн-Гейджи

Деформацияларды өлшеудің ең көп тараған әдістерінің бірі стрейн-гейдждерді пайдалану болып табылады. Стрейн-Гейджи - материалдың ұзындығының өзгеруін немесе деформациясын өлшей алатын электрлік сенсорлар. Олар кернеуге ұшыраған материалдың бетіне қолданылатын жұқа сымнан немесе жартылай өткізгіш материалдан тұрады. Материал деформацияланған кезде стрейн-гейдждің ұзындығы өзгереді, бұл оның электр кедергісінің өзгеруіне әкеледі. Қарсылықтың бұл өзгерісін өлшеуге және материалдың деформациясын анықтау үшін пайдалануға болады.

Деформация көрсеткіштері

Деформацияларды өлшеудің тағы бір әдісі деформация көрсеткіштерін пайдалану болып табылады. Деформация индикаторлары - деформация кезінде түсін немесе пішінін өзгертетін арнайы материалдар немесе жабындар. Мысалы, деформацияның кейбір көрсеткіштерінде деформация кезінде түсін өзгертетін арнайы бояғыштар болуы мүмкін. Индикатор түсінің өзгеруін өлшеу арқылы материалдың деформациясын анықтауға болады. Деформацияның басқа көрсеткіштерінде деформация кезінде пішінін өзгертетін арнайы үлгілер немесе үлгілер болуы мүмкін. Индикатор пішінінің өзгеруін өлшеу материалдың деформациясын анықтауға мүмкіндік береді.

Лазерлік интерферометрия

Лазерлік интерферометрия - лазер сәулесін қолдануға негізделген деформацияларды өлшеу әдісі. Бұл әдіспен лазер сәулесі материалдың бетіне бағытталады, ал шағылысқан сәуле бастапқы лазер сәулесімен салыстырылады. Осы сәулелер арасындағы фазаның немесе интерференцияның өзгеруі материалдың деформациясын анықтауға мүмкіндік береді. Лазерлік интерферометрия өлшеулердің жоғары дәлдігін қамтамасыз етеді және шағын деформацияларды өлшеу үшін пайдаланылуы мүмкін.

Ультрадыбыстық томография

Ультрадыбыстық томография - ультрадыбыстық толқындарды қолдануға негізделген деформацияларды өлшеу әдісі. Бұл әдіспен ультрадыбыстық толқындар материалға еніп, оның ішкі құрылымдарынан шағылысады. Ультрадыбыстың материал арқылы өту уақытының өзгеруі деформацияны анықтауға мүмкіндік береді. Ультрадыбыстық томография материал ішіндегі деформацияларды өлшеуге мүмкіндік береді және оның ішкі құрылымын зерттеу үшін пайдаланылуы мүмкін.

Деформацияларды өлшеу материалдардың жүктеме кезіндегі әрекетін түсінудің маңызды құралы болып табылады. Бұл инженерлер мен зерттеушілерге материалдардың механикалық қасиеттерін анықтауға, олардың беріктігі мен деформациялық қасиеттерін бағалауға, тиімдірек және сенімдірек конструкциялар мен бұйымдарды әзірлеуге мүмкіндік береді.

Деформациялар туралы білімді тәжірибеде қолдану

Жобалау және құрастыру

Материалдардың деформациясын білу әртүрлі бұйымдар мен конструкцияларды жобалау және құрастыру процесінің ажырамас бөлігі болып табылады. Жаңа өнімдерді немесе құрылымдарды әзірлеу кезінде жүктемелердің әсерінен пайда болуы мүмкін деформацияларды ескеру қажет. Материалдардың қасиеттерін және олардың деформациялану тәртібін білу инженерлерге қажетті жүктемелерді бұзбай немесе деформацияланбай көтере алатын берік және сенімдірек құрылымдарды жасауға мүмкіндік береді.

Материалдарды әзірлеу

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.