Всестороннее сжатие

Сдвиг

Деформация сдвига возникает, если на тело действует касательная сила, приложенная параллельно закрепленному основанию (рис. 6.3, а).

В этом случае направление смещения свободного основания параллельно приложенной силе и перпендикулярно боковой грани. В результате деформации сдвига

прямоугольный параллелепипед превращается в косоугольный. При этом боковые грани смещаются на некоторый угол γ, называемый углом сдвига.

При сдвиге в каждом сечении стержня возникают касательные силы (F₁ и F₂), равные по величине приложенной силе F и обусловленные изменением расстояния между частицами (рис. 6.3, б). Сила F₁ действует на верхнюю часть бруска со стороны нижней части; сила F₂ - наоборот.

Рис. 6.3. Деформация сдвига (а); силы, возникающие при сдвиге (б)

Состояние тела при наличии деформации сдвига характеризуется касательным напряжением τ, которое может быть вычислено для любого сечения тела, параллельного закрепленному концу.

Касательное напряжение равно отношению модуля силы, возникающей в данном сечении в результате сдвига, к площади сечения:

Абсолютная деформация сдвига измеряется величиной смещения свободного основания Δ l. Относительная деформация сдвига определяется через тангенс угла сдвига tgγ, называемый относительным сдвигом. Так как угол γ обычно мал, то можно считать tg(γ) ≈ γ.

При небольшой величине относительной деформации сдвига связь между деформацией и механическим напряжением выражается законом Гука:

Коэффициент пропорциональности G характеризует упругие свойства вещества при сдвиге и называется модулем сдвига (Па).

Если тело поместить в жидкую или газообразную среду, то на его поверхность будут действовать силы давления, перпендикулярные его поверхности. Эти силы вызовут сближение частиц тела, в результате чего произойдет уменьшение линейных размеров и объема тела. Такая деформация называется всесторонним или гидростатическим сжатием (рис. 6.4).

Рис. 6.4. Всестороннее (гидростатическое) сжатие

Относительная деформация при всестороннем сжатии характеризуется либо относительным уменьшением объема:

где K - модуль всестороннего сжатия (модуль объемного сжатия, объемный модуль). Знак «минус» означает, что объем уменьшается с увеличением напряжения.

Сжимаемость - важнейшая характеристика вещества, которая позволяет судить о зависимости физических свойств от межатомных (межмолекулярных) расстояний.

Дата добавления: 2014-01-03