Поведение материи, подвергающейся действию высокого давления

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет»

Кафедра «Теоретической и прикладной механики»

                          «Доклад»

          по Теории пластичности и ползучести

тема: «ПОВЕДЕНИЕ МАТЕРИИ, ПОДВЕРГАЮЩЕЙСЯ

                  ДЕЙСТВИЮ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ»

                                           Выполнила: студентка Фоменко Е.А.

                                                       группа 4ДМ-1

                                  Проверил: Олейников А.И.

Комсомольск - на - Амуре

2007

                  1.Сжимаемость металлов.

Объем твердых и жидких тел с увеличением давления несколько уменьшается. Под низкими давлениями это сокращение объема столь незначительно, что обнаруживается лишь с помощью чувствительных измерительных инструментов. Оно является при этом обратимым или упругим изменением, поскольку со снятием давления большинство твердых и жидких материалов вновь принимает свой первоначальный объем. Исключение представляют пористые материалы (например, дерево, чугун), которые под действием высокого гидростатического давления получают также и остаточную деформацию.

Чтобы дать представление о сжимаемости металлов, ниже приводятся некоторые числовые данные. По исследованиям Бриджмена, уменьшение объема  отнесенное к начальному объему (последний берется при давлении 1 am и некоторой определенной температуре, равной в экспериментах Бриджмена 30° С), определяется формулой

Формула Бриджмена для сжимаемости тел имеет вид:

Где р—давление в кг/см2, и—начальный и переменный объемы,

 и  - численные коэффициенты. Вместо этой формулы иногда более удобно пользоваться выражением:

где—плотность при атмосферном давлении, р—переменная плотность, —модуль всестороннего сжатия,—постоянная. для железа

Где  — давление в кг\см. Более точно сжимаемость  можно оп- определить как относительное уменьшение объема, вызванное увеличением давления на 1 am, или как отношение к объему  в рассматриваемый момент времени

Для большинства материалов сжимаемость постепенно уменьшается с увеличением давления; иначе говоря, при том же приращении давления сжатые металлы уменьшаются в объеме тем меньше, чем выше давление. Измерения Бриджмена дают следующие зависимости (давления выражены в кг/см): для меди        

для алюминия

для свинца     

Наибольшей сжимаемостью обладают щелочные металлы. Из всех элементов наиболее сжимаемым является цезий, объем которого уменьшается на одну треть под давлением 15000 am.

Из предыдущего видно, что объем стали или железа уменьшается под давлением 1000 am примерно лишь на 0,0006 начального объема.   Это значит, что при рассмотрении пластических деформаций пластичных металлов, как правило, можно пренебрегать изменениями объема, вызванными давлением.

С другой стороны, при исследовании равновесия горных пород на больших глубинах в недрах земли сжимаемость играет важную роль. В результате влияния давления плотность этих пород должна значительно возрастать по сравнению с их плотностью на поверхности земли. В связи с возможностью использования этих фактов в геофизических вопросах приводим некоторые данные опытов Бриджмена над неметаллическими материалами.

   2.Сжимаемость искусственных и естественных стекол

Кварцевое стекло…………………………..       

Стекло „пирекс"…………………………….       

Тахилит из Килауэа (Гавайские острова)       

Сжимаемость характеризуется здесь при 75° С коэффициентами формулы: постоянные  и  даны для р, выраженного в кг/см. Замечательной особенностью этих веществ является то, что за исключением последнего примера коэффициент всегда положителен и что они сжимаются, следовательно, тем больше, чем выше давление. Это необычное поведение, обнаруженное только у стекол, связано, по-видимому, с содержанием кварца.

                             3.Сжимаемость жидкостей.

Как правило, она значительно больше, чем сжимаемость твердых тел, и при 12 000 am составляет около 20% для воды и около 30% для эфира —одной из наиболее сжимаемых жидкостей. Для большинства жидкостей сжимаемость уменьшается значительно

быстрее при низких давлениях, чем при высоких. Характерные для большинства жидкостей кривые представлены на фиг. 24. Эти кривые получены из опытов Бриджмена для эфира.

Фиг. 24. Сжимаемость эфира (по данным Бриджмена).

 4. Влияние давления на модуль сдвига металлов.  

Путем измерения относительного перемещения двух спиральных пружин: одной стальной, а другой из испытуемого материала, помещенных в жидкость, находящуюся в резервуаре под давлением, Бриджменv определил зависимость модуля сдвига от давления. Обе пружины были скреплены вместе, причем влияние давления на модуль сдвига стальной пружины было определено предварительно путем абсолютных измерений. Приращение модулей сдвига под давлением в 10 000 кг/см2 по сравнению с модулями сдвига под давлением, равным нулю, оказалось следующим:

%

Тантал……………………………………………..          +0,3

Платина……………………………………………        +2,4

Никель……………………………………………          +1,8

Пружинная сталь         …………………………….       +2,2

Эти результаты могут иметь важное значение при рассмотрении влияния