ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Зависимость деформации от нагрузки. Реологические кривые консистенции. Аномалия вязкости из "Вязкость и пластичность нефтепродуктов" В механике совокупность вещества, ограниченная поверхностьк раздела, носит название тела. Форма тела определяется действующими на него силами. Конечная задача физической механики реальных тел заключается в описании изменений формы тел и установлении количественной связи между деформациями и вызывающими их силами. [c.19] Внешние механические силы имеют различное происхождение. Часто это сила тяжести, упругая сила сжатой пружины, сила, возникающая при сжатии газа или другого тела, или, наконец, давление текущей жидкости. Внешние силы обычно называют нагрузкой. Например, для растянутой пружины внешней силой является груз, растягивающий эту пружину, а упругие силы, возникающие в самой пружине, представляют собой внутренние силы. [c.19] Если внешние силы приложены к поверхности тела, то в зависимости от направления действия они делятся на нормальные, направленные перпендикулярно к поверхности, и тангенциальные, направленные по касательной к этой поверхности. Отношение силы к площади, на которую она действует, носит название напряжения. [c.19] Нормальное напряжение, приложенное ко всей поверхности тела, носит название давления. При равномерном давлении нормальное напряжение на каждую единицу поверхности постоянно. Всякое механическое напряжение измеряется в единицах давления. [c.20] мерность давления сила, деленная на площадь, или— Т . Единицы давления бар, пьеза, нормальная атмосфера, техническая атмосфера, килограмм-сила на 1 мм , милли. [c.20] Вследствие взаимодействия отдельных частей тела напряжение передается внутрь последнего. В простейшем случае вполне однородного тела оно передается равномерно. [c.20] Распределение напряжения внутри неоднородных тел может носить весьма сложный характер. В разных точках тела оно может быть неодинаковым по величине и направлению. Исследование распределения напряжения в реальных телах является важной задачей прикладной реологии, в частности, учения о вязкости и пластичности нефтепродуктов. [c.20] Внутренние силы создают сопротивление действию внешних сил. В связи с этим они иногда называются силами реакции в отличие от внешних сил, которые называются активными силами. Внутренние силы определяют физическую связность тел, их твердость, сопротивление сжатию, растяжению и вообще все механические свойства тел. Примером этих сил может служить давление газа, препятствующее его сжатию под поршнем. [c.20] Внутренние силы в конечном счете складываются из сил сцепления и отталкивания, действуЮ1пих между люлекулами, коллоидными и микроскопическими частицами, составляющими тела. Связь этих сил с обычны.ми. механическими силами в большинстве случаев имеет весьма сложный характер. Она выяснена достаточно полно только для наиболее простых и однородных тел. Так мо-лекулярно-кинетическая теория позволяет вычислить давление и внутреннее трение разреженных газов, исходя из величины массы молекул и температуры. Что же касается реальных твердых тел, то теория еще не в состоянии в полной мере связать молекулярно-кинетические свойства с механическими. Это объясняется сложностью строения реальных тел и влиянием ряда факторов, которые не учитываются теорией. Для примера укажем на техническую прочность кристаллов. Она в десятки и сотни раз меньше теоретической. А. Ф. Иоффе [3] показал, что это зависит от образования микротрещин, по которым идет разрушение кристаллов под нагрузкой. Еще меньше воз.можностей для вычисления внутренних механических сил дают молекулярно-кинетические теории аморфных тел и дисперсных систем. В самые последние годы достигнуты некоторые успехи в области теории механических свойств таких тел, но они еще далеки от своего завершения. Пока мы вынуждены ограничиваться лишь частными законо.мерностями, связывающими отдельные механические свойства тел со свойствами их молекул и частиц. Некоторые из этих зависимостей рассмотрены ниже. [c.21] Если внешние силы превышают внутренние, то в теле возникает деформация, продолжающаяся до тех пор, пока не наступит равновесие между внутренними и внешними силами. Процесс деформации протекает во времени, в течение которого отдельные части тела могут находиться в деформированном состоянии, а другие —сохранять свою первоначальную форму, находясь в напряженном состоянии. При этом в последних участках напряжение будет большил , че.м в средне. во все.м теле. В технике процесс выравнивания напряжений внутри тела иногда называют рассасыванием напряжений. [c.21] Обычно при изучении дефор.маций стремятся рассматривать их в стационарном состоянии, когда установилось равновесие между внешними и внутренними силами, и напряжение внутри тела выравнялось, но на практике очень часто приходится иметь дело с неустановившимися деформациями. [c.21] Величина деформаций зависит от свойств тела и величины внешних сил, а в общем виде и от способа нагрузки, скорости нагрузки, времени и направления ее действия и т. д. Если величина сил сцепления молекул или частиц тела превосходит внешние силы, деформация будет очень невелика и требуются специальные методы для ее обнаружения [5, 6]. Однако даже в том случае, когда изменение формы тела незначительно, под влиянием внешних сил возникают напряжения и тело находится в напряженном состоянии. [c.21] Характер деформаций твердых тел, жидкостей и газов различен. Именно это различие и служит внешним признаком, позволяющим различать агрегатные состояния тел. Как известно, газы оказывают весьма малое сопротивление деформации у твердых тел оно велико, жидкости занимают промежуточное положение, обладая значительным сопротивлением сжатию и растяжению и малым сопротивлением другим видам деформации. [c.22] Разнообразные деформации твердых тел могут быть сведены к пяти основным типам растяжению, сжатию, сдвигу, изгибу и кручению (фиг. 1). [c.22] Деформации тел описываются с различной полнотой. Для решения многих задач механики принимается, что твердые тела не деформируются (например, при изучении движения твердых частиц в потоке жидкости). Таким путем возникло понятие об идеально твердом недеформируемом теле. [c.23] Определение предела прочности и разрушающих нагрузок имеет большое значение при изучении механических свойств строительных материалов и металлов, но для оценки вязкости и пластичности нефтепродуктов эти характеристики не имеют большого значения. [c.23] Исключение составляют битумы и асфальты, для характеристики механических свойств которых эти параметры вошли в технические нормы. [c.23] В дальнейшем мы будем иметь в виду деформации без разрыва сплошности тел. [c.23] При изучении деформаций принимается в первом приближении, что они однородны и сводятся к одному из типов элементарных деформаций. [c.23] Структура и свойства вещества при этом не учитываются. Такое приближение достаточно для описания малых деформаций многих тел. [c.23] Вернуться к основной статье