Упругий гистерезис и упругое последействие

ТЕКУЧЕСТЬ ТВЕРДЫХ ТЕЛ

Текучестью твердых тел называют такие деформации, величина которых зависит не от действующих сил, но и от времени их действия. Течение аморфных твердых тел подобно течению жидкостей. Для таких тел понятие вязкости также является вполне строгой физической величиной, т.к. у таких тел не существует истинного предела упругости.

Скорость течения кристаллических тел при постоянном напряжении убывает во времени вследствие упрочнения, что приводит к повышению истинного предела упругости.

При температурных воздействиях, когда упрочнение снимается в процессе самой пластической деформации, скорость течения будет оставаться величиной постоянной.

Течение материала под действием постоянного напряжения называется ползучестью. Это явление мы рассмотрим более подробно несколько позднее.

Закон Гука для упругих твердых тел выполняется лишь приближенно. В подтверждение можно отметить, что модуль деформации при нагружении несколько меньше, чем при разгрузке. В случае быстрой разгрузки горных пород появляется остаточная деформация (e_ост) (рис.2,3).

Это явление называется упругим гистерезисом. С течением времени остаточная деформация исчезает. Это явление называется упругим последействием.

Рис.2

Рис.3

ОА - нагружение; АВ- разгрузка; ВС - уменьшение остаточной деформации во времени.

Рассмотрим графики сжатия для песчаника и каменного угля.

Рис.4 Песчаник

Рис.5 Каменный уголь

У песчаника остаточная деформация очевидно возникает за счет деформации ползучести. Явление упругого гистерезиса и упругого последействия легко объясняются с точки зрения дефектов кристаллической структуры. При быстром снятии нагрузки восстановление формы и размеров тела идет с быстро уменьшающимся градиентом напряжений и отстает во времени от нагрузки. Это проявляется как появление остаточных внутренних напряжений, а следовательно, и остаточной деформации (упругий гистерезис). Со временем внутреннее напряжение уменьшается, уменьшается и остаточная деформация.