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彈性變形 |
彈性變形是材料在外力作用下產生變形,當外力去除後變形完全消失的現象。彈性變形分為線彈性、非線彈性和滯彈性三種。線彈性變形服從虎克定律,且應變隨應力瞬時單值變化。非線彈性變形不服從虎克定律,但仍具有瞬時單值性。滯彈性變形也符合虎克定律,但並不發生在加載瞬時,而要經過一 段時間後才能達到虎克定律所對應的穩定值。除外力能產生彈性變形外,晶體內部畸變也能在小範圍內產生彈性變形,如空位、間隙原子、位錯、晶界等晶體缺陷周圍,由於原子排列不規 則而存在彈性變形。夾雜物和第二相周圍也可能存在彈性變形。
簡介
物體受外力作用時,就會產生變形,如果將外力去除後,物體能夠完全恢復它原來的形狀和尺寸,這種變形稱為彈性變形。金屬中的彈性變形是以改變原子間的距離來實現的。外力與彈性變形之間的關係是用虎克定律來描述的。虎克定律可敘述為:物體受外力作用而產生變形時,在彈性限度以內,變形與外力的大小成正比。在單向拉伸的簡單條件下,真實正應力σi與真應變ε的這個關係可寫為:σi=Cε (1)比例常數C稱為彈性模量,它反映了金屬材料抵抗彈性形變的能力。 相似的關係,在單向切變的簡單條 件下也成立,即τ=C′γ (2)式中τ——切應力;γ——切應變; C′——切變彈性模量。當採用工程應力與應變時,類似公式(1)和(2) 的關係仍然成立,但比例常數稍有變化,習慣上分別用E和G來表示,E也稱為楊氏模量,E和G的關係為:G=E[2(1+ν)] (3)其中ν稱為波松比,表示縱向形變 與橫向形變間之比值關係。一般來說,彈性形變都比較小,特別是對剛性較大的金屬材料來說,更是如此。在這種情況下,工程應力及應變與真實應力及應變的區別很小,E、G 分別與C、C′就等同起來。
評價
在三向拉伸或三向壓縮的條件 下,物體除了形狀變化外,還要發生體積的變化。例如對各向同性體來說,若受到三向壓應力P,則任一主 方向上的應變e為:而體積的相對變化△V/V為△V/V =3e=3P(2v—1)/E,這樣便得到 了壓力P與體積應變的關係為:其中E/3(1—2v)稱體彈性模量,可用K來表示,K的倒數β=1/K,稱體積壓縮係數。[1]