Механика изучает движения, вызванные силами, и для механики деформируемого твердого тела представляет интерес механические свойства материалов, т.е. такие свойства, которые определяют перемещения отдельных частиц тела под воздействием внешних и внутренних сил. Механические свойства материалов находятся путем испытания образцов, объемы которых во много раз больше всевозможных неоднородных включений, т.е. используются осредненные свойства. Это обстоятельство позволяет вместо реального материала ввести в рассмотрение идеализированный сплошной материал, обладающий теми свойствами, которые получены в результате испытаний. Эти свойства могут, вообще говоря, расходиться с физическим строением материала. Но для объемов материала, которые представляют интерес, такие расхождения не приводят к существенным погрешностям.
Все материалы, рассматриваемые в механике деформируемого твердого тела, наделяются общими свойствами деформируемости, сплошности и однородности. Деформируемость – это свойство материала изменять свои размеры при действии внешних сил. Сплошность – это свойство материала равномерно заполнять любой, какой угодно малый объем как в деформируемом, так и в недеформируемом состояниях. Под однородностью материала понимается независимость его свойств от величины рассматриваемого объема.
Из этих трех свойств последние два не соответствуют физическому строению реальных материалов. Все реальные материалы образованы из отдельных частиц – молекул, состоящих из атомов, которые имеют весьма сложную структуру. В очень маленький объем материала может попасть атом, а может и пустота, т.е. материал оказывается, строго говоря, не сплошным и не однородным. Неоднородность материалов проявляется также на уровне кристаллов. Для сплавов характерна кристаллоидная (зернистая) структура. Вместе с тем при объемах, на много превышающих молекулы, кристаллы и другие неоднородные включения, свойства материалов в среднем одинаковы.
Часто отдельные элементы сооружений изготовляют из различных материалов (конструктивная неоднородность) и при изготовлении применяют такие технологические операции, при которых механические свойства материала принимают существенные, но вполне определенные различия в различных точках твердого тела (технологическая неоднородность).
В этих случаях иногда можно пользоваться осредненными для всего элемента свойствами, заменяя реальные материалы идеализированным однородным материалом. Но часто такая замена приводит к существенной ошибке. Поэтому такого рода неоднородности приходится учитывать, вводя понятия однородного и неоднородного тела. У однородного тела все механические свойства в различных точках одинаковы, у неоднородного – различны, хотя и подчиняются определенной закономерности.
Неоднородное тело обычно состоит из нескольких видов однородных материалов, но может быть изготовлено и из одного материала. В первом случае однородные материалы, входящие в состав тела, соединяют между собой каким-либо способом (склеиванием, сваркой и т.д.). Во втором случае тело изготовляют из одного материала, но путем специальных технологических операций добиваются целенаправленного изменения механических свойств в различных точках. Основным свойством неоднородных тел является целостность, которая характеризуется тем, что при деформации тело, изготовленное из неоднородных материалов, ведет себя как единое целое без разделения на отдельные части. Все механические свойства неоднородного тела являются однозначными функциями пространственных координат. Эти функции являются непрерывными, либо имеют разрывы первого рода (скачкообразное изменение механических свойств имеет место на границах соединенных между собой однородных материалов). Из неоднородных тел наибольшее распространение получили железобетон и слоистые конструкции: стеклопластики, фанера, трехслойные конструкции (сэндвич конструкции), слоистые композиты.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.