Упругая и пластическая деформации
Деформация – это эффект изменения формы физического объекта при воздействии на его поверхность внешней силы. Силы могут быть приложены как нормальные, тангенциальные или крутящие к поверхности. Если тело даже незначительно не меняет своей формы под действием внешних сил, то объект определяется как идеально твердое тело. Совершенных твердых тел в природе не существует; каждый объект имеет свои деформации. В этой статье мы обсудим, что такое упругая деформация и пластическая деформация, как они встречаются в природе и каковы их применения.
Упругая деформация
Когда к твердому телу прикладывается внешнее напряжение, оно стремится разорваться на части. Это приводит к увеличению расстояния между атомами в решетке. Каждый атом пытается притянуть своего соседа как можно ближе. Это вызывает силу, пытающуюся сопротивляться деформации. Эта сила известна как деформация. Если построить график зависимости напряжения от деформации, то график будет линейным для некоторых более низких значений деформации. Эта линейная область представляет собой зону, в которой объект упруго деформируется. Упругая деформация всегда обратима. Он рассчитывается по закону Гука. Закон Гука гласит, что для диапазона упругости материала приложенное напряжение равно произведению модуля Юнга на деформацию материала. Упругая деформация твердого тела является обратимым процессом, при снятии приложенного напряжения твердое тело возвращается в исходное состояние.
Пластическая деформация
Когда график зависимости напряжения от деформации линейный, говорят, что система находится в упругом состоянии. Однако при высоком напряжении график проходит небольшой скачок по осям. Это предел, при котором происходит пластическая деформация. Этот предел известен как предел текучести материала. Пластическая деформация происходит в основном за счет скольжения двух слоев твердого тела. Этот скользящий процесс необратим. Пластическая деформация иногда называется необратимой деформацией, но некоторые виды пластической деформации на самом деле обратимы. После скачка предела текучести график зависимости напряжения от деформации становится гладкой кривой с пиком. Пик этой кривой известен как предел прочности. После достижения предела прочности материал начинает «стягиваться», создавая неравномерность плотности по длине. Это создает области очень низкой плотности в материале, что делает его легко разрушаемым. Пластическая деформация используется при закалке металлов для тщательной упаковки атомов.
В чем разница между упругой деформацией и пластической деформацией?
– Основное различие между упругой деформацией и пластической деформацией состоит в том, что упругая деформация всегда обратима, а пластическая деформация необратима, за исключением очень редких случаев.
– При упругой деформации связи между молекулами или атомами остаются нетронутыми, а только изменяются их длины; Явления пластической деформации, такие как скольжение пластин, происходят из-за полного разрыва связей.
– Упругая деформация имеет линейную зависимость от напряжения, в то время как пластическая деформация имеет криволинейную зависимость с пиком.
