«Исследование физических свойств твердых тел», методические указания к лабораторным работам, страница 18

Деформации, вызываемые нагрузками, могут быть трёх типов

-упругая деформация - обратимая, исчезающая после снятия нагрузки;

-пластическая деформация - необратимая, остающаяся после снятия нагрузки;

-деформация разрушения - нарушение сплошности материла вследствие появления трещин или разделения его на отдельные части

При упругой деформации частицы (атомы) незначительно смещаются из положения равновесия под действием внешних сил. Эти смещения, нарушающие равновесное состояние атомов в кристаллической решётке, приводят к возникновению внутренних сил притяжения, стремящихся возвратить частицы в первоначальное положение равновесия. После снятия нагрузки атомы возвращаются в первоначальное положение равновесия сия (на дно своих потенциальных ямок). Сила, стремящаяся вернуть атомы в первоначальное положение, приближённо пропорциональна деформации ε

                                                ,                                        (1)

где α – коэффициент пропорциональности. Умножая на число атомов NS находящихся на единице площадки поперечного сечения образца, получаем выражение, связывающее напряжение с деформацией

                                        ,                                (2)

или

где Е – модуль упругости, к – коэффициент, равный обратной величине модуля упругости и называется упругой податливостью, S – площадь поперечного сечения образца.

Соотношение 2 выражает закон Гука, согласно которому небольшие смещения частиц тела при упругой деформации пропорциональны действующим напряжениям. Модуль упругости Е характеризует жёсткость материала - его сопротивление упругим деформациям. Чем выше модуль упругости, тем меньше упругая деформация при данном напряжении. Значение модуля упругости определяется силами межатомного Взаимодействия и является константой материала. Чем больше Энергия связи и чем круче кривая атомного взаимодействия, тем выше Е Большое значение Е наблюдается у тугоплавких материалов и малое значение - у органических материалов молекулярной структуры. Например, модуль упругости для алюминия - 70·10³МПа, для меди – 130·10³МПа, для железа -200·10³МПа. Наиболее жёстким является алмаз (Е = 1200·10³МПа), а наименее жёстким – резина (Е=0,007·10³МПа). Эта характеристика материала является структурно нечувствительной, т.е. термическая обработка или другие способы изменения структуры материала практически не меняют модуль упругости.