Физико-механические свойства материалов: Конспект лекций (Общие положения материаловедения. Механические свойства в случае стандартного воздействия. Напряженное состояние произвольно нагруженной детали. Магнитные свойства), страница 3

Разница между идеальными и условными формами записи уменьшается при уменьшении деформации. При деформации меньше 10% формы записи равнозначны. В случае больших степеней пластических деформаций расхождение увеличивается и при этом рекомендуется использовать абсолютную форму записи.

В материаловедении наиболее часто используется условная форма записи, так как при расчетах не предусматриваются большие степени деформации.

МОДЕЛЬ УПРУГИХ СВОЙСТВ

Упругая деформация - деформация, исчезающая после снятия нагрузки её вызывающей. Упругая деформация записывается аналитически с помощью закона Гука: деформация пропорциональна нагрузке, её вызывающей.

Упругость определяется структурой. Она может описываться моделью структуры идеального кристалла – модель взаимодействующих жестких шаров, где шар – атом.

Взаимодействие на  субмикроскопическом уровне

- притяжение (полярная, ионная, ковалентная, вандер-ваальса)

- отталкивание (взаимодействие электронной оболочки).

а – межатомное расстояние, расстояние на котором происходит компенсация сил притяжения и отталкивания.

Dr<0,1а – силы притяжения > отталкивания;

Dr­Þсилы притяжения возрастают;

Dr¯Þсилы отталкивания возрастают;

Dr®0 при отсутствии внешнего воздействия.

=-C·,

где С – модуль упругости идеального кристалла.

Взаимодействие на микроскопическом уровне

Для различных кристаллографических направлений существует свой модуль упругости идеального кристалла. Всего их 81 вариант – такое явление называют анизотропией.

Анизотропия – зависимость свойств от направлений в кристалле.

В случае неподвижного кристалла t_ij=t_ji,  тогда независимых получается 36 вариантов. Для кубической сингонии  существует 3 независимых модуля упругости.

Общий случай:

ОЦК       Из 36 модулей выделяем 3 независимых модуля

ГЦК       С₁₁ С₁₂ С₄₄

Взаимодействие на макроскопическом уровне

Монокристалл С11 С12 С44

Поликристалл Набор зерен, где каждое зерно – монокристалл, за счет того, что каждое зерно имеет свое направление анизотропии, происходит усреднение модулей упругости, т.е. исчезает анизотропия. Получаем квазитропное состояние – КАК БЫ изотропное состояние. Его можно рассматривать только в случае 1. мелкого зерна, 2. отсутствии текстуры.

Текстура – однотипная кристаллизационная направленность зерен поликристаллического материала

все зерна повернуты в однотипном направлении

Напряженные состояния:

1. растяжение., Е – модуль упругости Юнга

2. кручение., G – модуль сдвига.

Всестороннее сжатие

, где Р – силовое воздействие,  - всестороннее деформирование,

 - коэффициент всестороннего сжатия.

 - коэффициент Пуассона.

При этих формах записи закона Гука не учитывается фактор времени.

На основе фактора времени рассматривается реальный кристалл, имеется дефект модуля.

	Е, ГПа	G, ГПа	К, ГПа		tплавления
Fe	217	89	172	0,28	1539
Cu	125	46	142	0,34	961
Al	72	27	75	0,34	660
Ti	108	41	127	0,34
Co	204	76	187	0.31
Mo	847	122	280	0,3	2620

ДЕФЕКТ МОДУЛЯ

Реальный кристалл имеет дефект  модуля , где под  подразумеваются

С₁₁, С₁₂, С₄₄, Е, G, К

Методика измерения.

В структуре материала имеются подвижные дефекты, они тоже вносят свой вклад в обратимую деформацию на макроуровне. В первую очередь – это движение дислокаций. Сдвиг дислокаций дает дислокационный вклад

Степень пластической деформации – сумма векторов Бюргера.

До момента срабатывания источника Франка-Рида движение дислокаций образует обратимую деформацию.

Точечные дефекты

Атомы внедрения, как правило, оседают на дислокациях, так как под дислокацией имеется растянутая область.

В реальном кристалле за счет обратимого движения дефектов кристаллической решетки наблюдается занижение модуля упругости. При реальном измерении всегда определяем .