Под деформацией физического тела понимают изменение его формы, размеров или объема под воздействием внешних сил, изменения температуры, влажности или фазовых превращений. На микроскопическом уровне деформация представляет собой относительное смещение частиц (атомов, молекул или ионов), из которых состоит тело, что приводит к изменению их взаимного расположения и перестройке кристаллической решетки или межмолекулярных связей. Основные виды деформации по характеру восстановления В зависимости от того, возвращается ли тело в исходное состояние после снятия нагрузки, выделяют два типа:
- Упругая деформация: исчезает сразу после прекращения действия внешней силы. При такой деформации частицы смещаются из положений устойчивого равновесия, но не переходят к новым соседям, что позволяет им вернуться назад за счет сил межатомного притяжения и отталкивания.
- Пластическая (остаточная) деформация: сохраняется после снятия нагрузки. В этом случае происходит необратимая перестройка структуры вещества, и тело не восстанавливает свою первоначальную форму.
Классификация по способу воздействия Физика выделяет несколько фундаментальных видов деформации, которые могут комбинироваться в реальных условиях:
- Растяжение и сжатие: возникают при действии сил вдоль оси тела (например, подвешенный груз на тросе или нагрузка на колонну здания).
- Сдвиг: происходит, когда слои тела смещаются параллельно друг другу под действием сил, направленных в разные стороны. Предельным случаем сдвига является срез.
- Изгиб: комбинация растяжения одних слоев тела и сжатия других. Часто наблюдается у балок и перекрытий.
- Кручение: возникает при приложении пары сил в плоскостях, перпендикулярных оси тела (например, при закручивании вала двигателя).
Физические характеристики Для описания деформации используют два ключевых понятия:
- Абсолютная деформация ( ): разность между конечным и начальным значениями размера тела.
- Относительная деформация ( ): отношение абсолютной деформации к первоначальному размеру, часто выражаемое в процентах:
При малых упругих деформациях связь между возникающим в теле напряжением ( ) и относительной деформацией описывается законом Гука: где — модуль Юнга, характеризующий жесткость материала. Причины возникновения Деформация возникает, когда внешнее воздействие нарушает баланс внутренних сил взаимодействия частиц. Если приложенная сила превышает определенный порог (предел упругости), деформация переходит из упругой стадии в пластическую, а при дальнейшем увеличении нагрузки наступает разрушение материала. Я могу подготовить для вас сравнительную таблицу физических свойств различных материалов (модуль Юнга, предел прочности) или разобрать конкретные примеры расчета деформации для инженерных задач. Что было бы полезнее?