Главная


Необычные свойства обычных металлов




Листать книгу
Листать
Страницы: 1 ... 22 ... 66 ... 110 ... 154 ... 193
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43


скачать книгу Необычные свойства обычных металлов




Акаде.мик И. К. Кикоин (председатель), академик А. Н. Кол­могоров (заместитель председателя), профессор Л. Г. Асламазов (ученый секретарь), член-корреспондент АН СССР А. А. Абрико­сов, академик Б. К. Вайнштейи, заслуженный учитель РСФСР Б. В. Воздвиженский, академик П. Л. Капица, профессор С. П. Ка­пица, академик С. П. Новиков, академик К). А. Осипьяи, академик АПН СССР В. Г. Разумовский, академик Р. 3. Сагдеев, профессор Я. А. Сморсдинский, академик С. Л. Соболев, член-корреспон­дент АН СССР Д. К. Фаддеев, член-корреспондент АН СССР И. С. Шкловский.
...
3-17 Необычные свойства обычных металлов /Под ред. Л. Г. Асламазова. — М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1984.— 192 с.— (Библиотечка «Квант». Вып. 32). —30 к.
...
В книге рассказано о самых обычных механических свойствах и самых необыкновенных «сверхсвойствах» металлов и сплавов: сверхупругости, сверхпластичностн, сверхпрочностн. Читатель узнает о том. почему из одного металла можно сделать хорошую пружину, а другой вообще ведет себя как резина; почему овин сплав издает великолепный колокольный звон, и другой — нем как рыба; почему один и тот же сплав может быть прочным и упругим, а может и течь подобно жидкому стеклу. В книге также уделено значительное место открытому недавно Свойству металлов запоминать форму и применению запоминающих сплавов в космосе и в земных условиях.
...
Этой книгой мы обращаемся к молодым читателям, интересующимся физикой и техникой. С дав­них пор физическая наука двигает вперед развитие тех­ники, которая, в свою очередь, ставит новые задачи перед физикой, открывает в ней новые разделы. Один 1 из сравнительно молодых разделов физики, который бурно прогрессирует в последние десятилетия, — это физика металлов.
...
По нашим наблюдениям многие школьники не всегда правильно представляют себе содержание науки о метал­лах, которая на самом деле охватывает очень широкий круг вопросов. Часто считают, что, например, в Москов­ском институте стали и сплавов, к которому авторы имеют самое прямое отношение, учат лишь плавить чугун и
...
Этой книгой мы обращаемся к молодым читателям, интересующимся физикой и техникой. С дав­них пор физическая наука двигает вперед развитие тех­ники, которая, в свою очередь, ставит новые задачи перед физикой, открывает в ней новые разделы. Один 1 из сравнительно молодых разделов физики, который бурно прогрессирует в последние десятилетия, — это физика металлов.
...
По нашим наблюдениям многие школьники не всегда правильно представляют себе содержание науки о метал­лах, которая на самом деле охватывает очень широкий круг вопросов. Часто считают, что, например, в Москов­ском институте стали и сплавов, к которому авторы имеют самое прямое отношение, учат лишь плавить чугун и
...
Этой книгой мы обращаемся к молодым читателям, интересующимся физикой и техникой. С дав­них пор физическая наука двигает вперед развитие тех­ники, которая, в свою очередь, ставит новые задачи перед физикой, открывает в ней новые разделы. Один 1 из сравнительно молодых разделов физики, который бурно прогрессирует в последние десятилетия, — это физика металлов.
...
сталь, ковать и прокатывать металл. Но здесь готовят и металлофизиков высокого класса, поскольку металлур­гия, как и другие области техники, базируется на исполь­зовании ряда интереснейших физических явлений и про­цессов.
...
Необходимо производить металл, но не менее важно проникать в тайны его внутреннего строения, учиться управлять его свойствами. Сами же эти свойства могут изменяться в таких широких пределах, что бывает про­сто невозможно обойтись без приставки «сверх». Иссле­дование сверхупругости, сверхпластичности, сверхпроч-иости, способности металлов запоминать форму и других явлений, о которых рассказано в книге, — как раз и входит в задачу металлофизиков.
...
Наша цель будет достигнута, если те, кто считал малоинтересной или даже скучной науку о металлах, хоть отчасти изменят свое мнение.
...
Авторы искренне благодарят профессора кафедры теоретической физики Московского института стали и «плавов Л. Г. Асламазова, который стимулировал созда­ние этой книги и принял активное творческое участие в работе над ней.
...
сталь, ковать и прокатывать металл. Но здесь готовят и металлофизиков высокого класса, поскольку металлур­гия, как и другие области техники, базируется на исполь­зовании ряда интереснейших физических явлений и про­цессов.
...
Необходимо производить металл, но не менее важно проникать в тайны его внутреннего строения, учиться управлять его свойствами. Сами же эти свойства могут изменяться в таких широких пределах, что бывает про­сто невозможно обойтись без приставки «сверх». Иссле­дование сверхупругости, сверхпластичности, сверхпроч-иости, способности металлов запоминать форму и других явлений, о которых рассказано в книге, — как раз и входит в задачу металлофизиков.
...
Наша цель будет достигнута, если те, кто считал малоинтересной или даже скучной науку о металлах, хоть отчасти изменят свое мнение.
...
Авторы искренне благодарят профессора кафедры теоретической физики Московского института стали и «плавов Л. Г. Асламазова, который стимулировал созда­ние этой книги и принял активное творческое участие в работе над ней.
...
сталь, ковать и прокатывать металл. Но здесь готовят и металлофизиков высокого класса, поскольку металлур­гия, как и другие области техники, базируется на исполь­зовании ряда интереснейших физических явлений и про­цессов.
...
Необходимо производить металл, но не менее важно проникать в тайны его внутреннего строения, учиться управлять его свойствами. Сами же эти свойства могут изменяться в таких широких пределах, что бывает про­сто невозможно обойтись без приставки «сверх». Иссле­дование сверхупругости, сверхпластичности, сверхпроч-иости, способности металлов запоминать форму и других явлений, о которых рассказано в книге, — как раз и входит в задачу металлофизиков.
...
Наша цель будет достигнута, если те, кто считал малоинтересной или даже скучной науку о металлах, хоть отчасти изменят свое мнение.
...
В этой книге речь пойдет о механических свойствах металлов — о их способности сопротивляться нагрузкам в самых разнообразных условиях.
...
Если внимательно посмотреть на окружающие нас предметы, то легко увидеть, что все они несут нагрузку: стол, на который мы облокотились, стул, на котором си­дим, гвоздь, на котором подвешена к стене картина, сама эта стена, пол комнаты, участок земли, где стоит дом. Это все — примеры нагрузок статических, т. е. действующих постоянно или прикладываемых медленно. Совсем другое дело, например, работа двигателя авто­мобиля. Газы, с огромной скоростью сгорающие в ци­линдре, толкают поршень, а тот в свою очередь передает эти толчки через шатун на коленчатый вал с частотой более 7 тысяч раз в минуту. За 50 тысяч километров про­бега коленвал совершает 100 миллионов оборотов, испы­тывая во время каждого оборота изгибающую нагрузку то одного, то другого знака.
...
Многие знают, как печально звучат слова: «у меня полетел коленвал», и уж каждый легко представит себе, что последствия разрушения стен и полов в его доме могут быть по-настоящему трагичными. А разрушение и гибель самолетов, кораблей? Однако хватит ужасов.
...
Какой красивый, мелодичный звон издают колокола! Представим себе, что из такого же сплава изготовлены станины токарных станков, а еще лучше (или хуже?) кузнечных молотов. Что за музыка будет в цехе, и кто возьмется играть в таком оркестре и дирижировать им?
...
Почему стальная проволока пружинит, а медная — нет? Что происходит внутри металла, когда его деформи­руют? Почему один сплав «звучит», а другой — нем как рыба? Как разрушается металл, как его легче разру­шить и как предохранить от разрушения? Ответы на эти и многие другие вопросы являются предметом науки
...
В этой книге речь пойдет о механических свойствах металлов — о их способности сопротивляться нагрузкам в самых разнообразных условиях.
...
Если внимательно посмотреть на окружающие нас предметы, то легко увидеть, что все они несут нагрузку: стол, на который мы облокотились, стул, на котором си­дим, гвоздь, на котором подвешена к стене картина, сама эта стена, пол комнаты, участок земли, где стоит дом. Это все — примеры нагрузок статических, т. е. действующих постоянно или прикладываемых медленно. Совсем другое дело, например, работа двигателя авто­мобиля. Газы, с огромной скоростью сгорающие в ци­линдре, толкают поршень, а тот в свою очередь передает эти толчки через шатун на коленчатый вал с частотой более 7 тысяч раз в минуту. За 50 тысяч километров про­бега коленвал совершает 100 миллионов оборотов, испы­тывая во время каждого оборота изгибающую нагрузку то одного, то другого знака.
...
Многие знают, как печально звучат слова: «у меня полетел коленвал», и уж каждый легко представит себе, что последствия разрушения стен и полов в его доме могут быть по-настоящему трагичными. А разрушение и гибель самолетов, кораблей? Однако хватит ужасов.
...
Какой красивый, мелодичный звон издают колокола! Представим себе, что из такого же сплава изготовлены станины токарных станков, а еще лучше (или хуже?) кузнечных молотов. Что за музыка будет в цехе, и кто возьмется играть в таком оркестре и дирижировать им?
...
Почему стальная проволока пружинит, а медная — нет? Что происходит внутри металла, когда его деформи­руют? Почему один сплав «звучит», а другой — нем как рыба? Как разрушается металл, как его легче разру­шить и как предохранить от разрушения? Ответы на эти и многие другие вопросы являются предметом науки
...
Более 99 % производимого человеком металла (а его выпускается сейчас более 600 миллионов тонн или около 150 кг на одного жителя Земли в год) используется в тех­нике в силу того, что металлы обладают нужным сочета­нием механических свойств, хорошо сопротивляются нагрузкам. Менее 1 % металла потребляют электротех­ника, электроника и другие отрасли техники, где нужны материалы с особыми физическими свойствами (электри­ческими, магнитными и др.). Да и там вопрос о механи­ческих свойствах не снимается с повестки дня, так как все детали нагружены по крайней мере собственным Бе­
...
Если читатель разберется в том, что такое обычная упругость, пластичность и прочность металлов, то он, вероятно, будет удивлен (а может быть и поражен), узнав, что обычный уровень этих свойств может быть превзойден б
...
Более 99 % производимого человеком металла (а его выпускается сейчас более 600 миллионов тонн или около 150 кг на одного жителя Земли в год) используется в тех­нике в силу того, что металлы обладают нужным сочета­нием механических свойств, хорошо сопротивляются нагрузкам. Менее 1 % металла потребляют электротех­ника, электроника и другие отрасли техники, где нужны материалы с особыми физическими свойствами (электри­ческими, магнитными и др.). Да и там вопрос о механи­ческих свойствах не снимается с повестки дня, так как все детали нагружены по крайней мере собственным Бе­
...
Если читатель разберется в том, что такое обычная упругость, пластичность и прочность металлов, то он, вероятно, будет удивлен (а может быть и поражен), узнав, что обычный уровень этих свойств может быть превзойден б
...
гости, сьерхпластичности, сверхпрочности и еще более интересного эффекта — механической «памяти» метал­лов, — он, бозможно
...
Действительно, ведь можно удлинить металлический стержень без разрушения в 50 раз, можно навить по всем правилам пружину, а она тут же превратится снова п
...
гости, сьерхпластичности, сверхпрочности и еще более интересного эффекта — механической «памяти» метал­лов, — он, бозможно
...
Можно изменить даже естественный порядок во взаим­ном расположении атомов металла, заставить его отка-ваться от своей обычной кристаллической структуры и получить аморфный металл или металлическое стекле» с таким атомным строением, какое имеет застывшая жидкость. Из двух материалов с сильно различающимися свойствами можно «собрать» третий новый материал, который как бы суммирует преимущества каждого, а их недостатки — сглаживает.
...
Читатель узнает, как эти необычные явления и свой­ства используются в земной и космической технике, в ме­дицине, и, возможно, интерес к затронутым в книге проблемам определит его будущую профессию.
...
Можно изменить даже естественный порядок во взаим­ном расположении атомов металла, заставить его отка-ваться от своей обычной кристаллической структуры и получить аморфный металл или металлическое стекле» с таким атомным строением, какое имеет застывшая жидкость. Из двух материалов с сильно различающимися свойствами можно «собрать» третий новый материал, который как бы суммирует преимущества каждого, а их недостатки — сглаживает.
...
Читатель узнает, как эти необычные явления и свой­ства используются в земной и космической технике, в ме­дицине, и, возможно, интерес к затронутым в книге проблемам определит его будущую профессию.
...
Можно изменить даже естественный порядок во взаим­ном расположении атомов металла, заставить его отка-ваться от своей обычной кристаллической структуры и получить аморфный металл или металлическое стекле» с таким атомным строением, какое имеет застывшая жидкость. Из двух материалов с сильно различающимися свойствами можно «собрать» третий новый материал, который как бы суммирует преимущества каждого, а их недостатки — сглаживает.
...
Читатель узнает, как эти необычные явления и свой­ства используются в земной и космической технике, в ме­дицине, и, возможно, интерес к затронутым в книге проблемам определит его будущую профессию.
...
Можно изменить даже естественный порядок во взаим­ном расположении атомов металла, заставить его отка-ваться от своей обычной кристаллической структуры и получить аморфный металл или металлическое стекле» с таким атомным строением, какое имеет застывшая жидкость. Из двух материалов с сильно различающимися свойствами можно «собрать» третий новый материал, который как бы суммирует преимущества каждого, а их недостатки — сглаживает.
...
Читатель узнает, как эти необычные явления и свой­ства используются в земной и космической технике, в ме­дицине, и, возможно, интерес к затронутым в книге проблемам определит его будущую профессию.
...
Можно изменить даже естественный порядок во взаим­ном расположении атомов металла, заставить его отка-ваться от своей обычной кристаллической структуры и получить аморфный металл или металлическое стекле» с таким атомным строением, какое имеет застывшая жидкость. Из двух материалов с сильно различающимися свойствами можно «собрать» третий новый материал, который как бы суммирует преимущества каждого, а их недостатки — сглаживает.
...
Читатель узнает, как эти необычные явления и свой­ства используются в земной и космической технике, в ме­дицине, и, возможно, интерес к затронутым в книге проблемам определит его будущую профессию.
...
Это утверждение ни у кого не вызывает сомнений. Каждый знает, что тонкую проволочку можно разорвать руками, а толстый канат из этих же проволо­чек выдержит огромную тяжесть. Так что интуитивно мы хорошо представляем себе, что такое механическое напряжение. И сам этот термин часто используем в раз­говорной речи: «ои без напряжения поднимает двух­пудовую гирю», «он покраснел от напряжения».
...
Теперь определим это понятие более точно. Напря­жением о называют величину приложенной силы (на­грузку) /\ отнесенную к площади поперечного сечения нагруженного тела 5:
...
Сама по себе величина нагрузки еще ничего не гово­рит о результате ее действия. Надо знать, какое напря­жение в материале вызовет эта нагрузка. Один и тот же рюкзак кажется легким силачу, у которого большая
...
площадь сечеиия костей и мышц, и вызывает гораздо большее напряжение в теле обычного человека. В техни­ке чаще всего заранее известна нагрузка, которую будет нести деталь из данного материала, и напряжение, кото­рое для него может быть опасным. Задача конструктора — так выбрать размеры и форму детали, чтобы уровень напряжения не превысил допустимого.
...
Сама по себе величина нагрузки еще ничего не гово­рит о результате ее действия. Надо знать, какое напря­жение в материале вызовет эта нагрузка. Один и тот же рюкзак кажется легким силачу, у которого большая
...
площадь сечеиия костей и мышц, и вызывает гораздо большее напряжение в теле обычного человека. В техни­ке чаще всего заранее известна нагрузка, которую будет нести деталь из данного материала, и напряжение, кото­рое для него может быть опасным. Задача конструктора — так выбрать размеры и форму детали, чтобы уровень напряжения не превысил допустимого.
...
Это все просто и ясно, но есть одна подробность, очень важная для анализа поведения тел при нагруже-иии. Ведь любое тело имеет множество сечений, у каж­дого из них — своя площадь и, значит, в каждом — свое напряжение. Действительно, если мы будем, например, растягивать цилиндрический стержень двумя одинако­выми силами F,
...
которое называют нормальным, стремится оторвать эту площадку от соседней, ей параллельной, и второе — его называют касательным или сдвиговым и обозначают
...
Отсюда вытекает, что в сечениях, перпендикулярных оси действия нагрузки, действуют только нормальные напряжения о = PIF
...
Согласно мифологической легенде в Аттике жил разбойник Дамаст, по прозвищу Прокруст (вытяги-ватель). У Прокруста было ложе, на которое он заставлял ложиться тех, кто попадал к нему в плен. Если ложе было слишком длинно, Прокруст вытягивал несчастного до тех пор, пока его ноги не касались края ложа. Если же ложе было коротко, то Прокруст обрубал пленнику йоги.
...
Ужасная легенда, но вдумайтесь: всем ли так уж страшно прокрустово ложе? Если человек вдвое короче кровати, то ему, конечно, будет не сладко. Если же его рост лишь немного меньше длины ложа, то он вполне может выдержать небольшое дополнительное удлинение.
...
Этот пример ясно показывает, что величину деформации, надо оценивать относительной мерой. Забудем на время о Прокрусте и определим точную меру деформации.
...
Согласно мифологической легенде в Аттике жил разбойник Дамаст, по прозвищу Прокруст (вытяги-ватель). У Прокруста было ложе, на которое он заставлял ложиться тех, кто попадал к нему в плен. Если ложе было слишком длинно, Прокруст вытягивал несчастного до тех пор, пока его ноги не касались края ложа. Если же ложе было коротко, то Прокруст обрубал пленнику йоги.
...
Ужасная легенда, но вдумайтесь: всем ли так уж страшно прокрустово ложе? Если человек вдвое короче кровати, то ему, конечно, будет не сладко. Если же его рост лишь немного меньше длины ложа, то он вполне может выдержать небольшое дополнительное удлинение.
...
Этот пример ясно показывает, что величину деформации, надо оценивать относительной мерой. Забудем на время о Прокрусте и определим точную меру деформации.
...
а А/ — абсолютное изменение длины, разность между конечной длиной и исходной. Величина е без­размерная и ее удобно выражать в процентах. При оди­наковом относительном удлинении тела разной длины испытывают равные деформации е, а указать лишь при­ращение длины А1
...
величину нагрузки для характеристики напряженности детали. Даже далекому от техники человеку ясно, что растянуть гвоздь исходной длины 6 мм до 3 м невоз­можно — он порвется (только в следующей главе мы узнаем, что иногда невозможное возможно!). А вот, на­пример, стальные канаты подвесного моста через залив
...
а А/ — абсолютное изменение длины, разность между конечной длиной и исходной. Величина е без­размерная и ее удобно выражать в процентах. При оди­наковом относительном удлинении тела разной длины испытывают равные деформации е, а указать лишь при­ращение длины А1
...
величину нагрузки для характеристики напряженности детали. Даже далекому от техники человеку ясно, что растянуть гвоздь исходной длины 6 мм до 3 м невоз­можно — он порвется (только в следующей главе мы узнаем, что иногда невозможное возможно!). А вот, на­пример, стальные канаты подвесного моста через залив
...
а А/ — абсолютное изменение длины, разность между конечной длиной и исходной. Величина е без­размерная и ее удобно выражать в процентах. При оди­наковом относительном удлинении тела разной длины испытывают равные деформации е, а указать лишь при­ращение длины А1
...
Форт в Шотландии растянуты именно на 3 м. При их исходной длине около 3 км относительное удлинение составляет всего 0,1 %, что вполне допустимо даже для «толь ответственной конструкции.
...
И, наконец, есть важная подробность и в характери­стике деформированного состояния. Чтобы полностью описать деформированное состояние, кроме относительных удлинений, надо узнать и относительные сдвиги, которые могут быть вызваны касательными напряжениями. На­пример, если мы деформируем кубик так, как показано на рис. 8 (здесь показано изменение формы его передней грани), то первоначально прямой угол BAD
...
Форт в Шотландии растянуты именно на 3 м. При их исходной длине около 3 км относительное удлинение составляет всего 0,1 %, что вполне допустимо даже для «толь ответственной конструкции.
...
И, наконец, есть важная подробность и в характери­стике деформированного состояния. Чтобы полностью описать деформированное состояние, кроме относительных удлинений, надо узнать и относительные сдвиги, которые могут быть вызваны касательными напряжениями. На­пример, если мы деформируем кубик так, как показано на рис. 8 (здесь показано изменение формы его передней грани), то первоначально прямой угол BAD
...
Тем, кто еще не читал записных книжек И. Ильфа, можно только позавидовать — у них впереди огромное удовольствие. Там, среди прочих, есть такая запись: — Книга по высшей математике начиналась сло­вами «Мы знаем...». Хотя наш предмет проще высшей, математики, все же и нам придется предполагать, что кое-что мы уже знаем.
...
Итак, «мы знаем», что при обычных условиях затвер­девания жидкого металла его атомы располагаются в про­странстве в строго определенном геометрическом.поряд­ке, образуя кристаллическую решетку. При комнатной температуре и атмосферном давлении любой металл, за исключением ртути, представляет собой твердое кристал­лическое тело. Да и ртуть кристаллизуется уже при —39 °С, так что при сильных морозах ртутные термомет­ры непригодны.
...
Не случайно сказано: «при обычных условиях затвер­девания». Дело в том, что при охлаждении с огромными скоростями — порядка миллиона градусов в секунду — можно подавить процесс кристаллизации и сохранить при комнатной температуре взаимное расположение ато­мов, характерное для жидкого металла. В этом случае получится аморфный металл или металлическое стекло, т. е. твердое (иногда даже очень твердое), но не кристал­лическое тело. О металлических стеклах мы поговорим позднее, а пока продолжим наш рассказ.
...
Металл закристаллизовался, расставив свои частицы в определенном порядке. Раньше для простоты мы на­зывали эти частицы атомами. Теперь уточним: частицы, располагающиеся в узлах кристаллической решетки — это ионизированные атомы, положительно заряженные ионы. Характер химической связи в металлических кристаллах таков, что атомы отдают часть внешних ва­лентных электронов как бы в общее пользование. Полу­чается, что остов из ионов плавает в облаке «электрон-
...
Тем, кто еще не читал записных книжек И. Ильфа, можно только позавидовать — у них впереди огромное удовольствие. Там, среди прочих, есть такая запись: — Книга по высшей математике начиналась сло­вами «Мы знаем...». Хотя наш предмет проще высшей, математики, все же и нам придется предполагать, что кое-что мы уже знаем.
...
Итак, «мы знаем», что при обычных условиях затвер­девания жидкого металла его атомы располагаются в про­странстве в строго определенном геометрическом.поряд­ке, образуя кристаллическую решетку. При комнатной температуре и атмосферном давлении любой металл, за исключением ртути, представляет собой твердое кристал­лическое тело. Да и ртуть кристаллизуется уже при —39 °С, так что при сильных морозах ртутные термомет­ры непригодны.
...
Не случайно сказано: «при обычных условиях затвер­девания». Дело в том, что при охлаждении с огромными скоростями — порядка миллиона градусов в секунду — можно подавить процесс кристаллизации и сохранить при комнатной температуре взаимное расположение ато­мов, характерное для жидкого металла. В этом случае получится аморфный металл или металлическое стекло, т. е. твердое (иногда даже очень твердое), но не кристал­лическое тело. О металлических стеклах мы поговорим позднее, а пока продолжим наш рассказ.
...
Формирование ионного скелета металла, кристалли­ческой решетки, его способность сохранять (в отличие от газа и жидкости) полученную при затвердевании форму и даже противостоять довольно мощным внешним силовым воздействиям — все это обеспечивается силами межатомного взаимодействия.
...
Природа сил межатомного взаимодействия и законы, их определяющие, исследуются методами квантовой ме­ханики и являются достаточно сложными. На рис. 9 качественно показана зависимость равнодействующей всех сил, действующих на два соседних иона, от расстоя­ния между ними. Для нас сейчас важны следующие два обстоятельства.
...
Во-первых, сила взаимодействия / равна нулю в точке, определяющей равновесное расстояние между ионами а0.
...
Формирование ионного скелета металла, кристалли­ческой решетки, его способность сохранять (в отличие от газа и жидкости) полученную при затвердевании форму и даже противостоять довольно мощным внешним силовым воздействиям — все это обеспечивается силами межатомного взаимодействия.
...
Природа сил межатомного взаимодействия и законы, их определяющие, исследуются методами квантовой ме­ханики и являются достаточно сложными. На рис. 9 качественно показана зависимость равнодействующей всех сил, действующих на два соседних иона, от расстоя­ния между ними. Для нас сейчас важны следующие два обстоятельства.
...
Во-первых, сила взаимодействия / равна нулю в точке, определяющей равновесное расстояние между ионами а0.
...
к линейной. Это позволяет предложить довольно грубую, но зато наглядную модель строения кристалла (рис. 10). Его можно представить в виде пружинок, к концам кото­рых прикреплены ионизированные атомы, занимающие узлы решетки. Пружинки можно считать ненагружен-ными (/ = 0), но если появится внешняя сила, требующая увеличения размера тела, например, в направлении А', они сразу же начнут работать, стремясь сохранить це­лостность ансамбля атомов (ионов). Всякая попытка деформировать или разрушить металл наталкивается на противодействие этих «пружин».
...
к линейной. Это позволяет предложить довольно грубую, но зато наглядную модель строения кристалла (рис. 10). Его можно представить в виде пружинок, к концам кото­рых прикреплены ионизированные атомы, занимающие узлы решетки. Пружинки можно считать ненагружен-ными (/ = 0), но если появится внешняя сила, требующая увеличения размера тела, например, в направлении А', они сразу же начнут работать, стремясь сохранить це­лостность ансамбля атомов (ионов). Всякая попытка деформировать или разрушить металл наталкивается на противодействие этих «пружин».
...
Английский физик, архитектор и инженер Роберт Гук, член Лондонского Королевского общества,, интересовался свойствами упругости металлов в связи с проблемой создания пружинных часов, которые были очень нужны современным ему корабелам. Используе­мые в те времена маятниковые часы работали ненадежно, проблема стояла остро. Ею занимался, в том числе, и знаменитый голландец Гюйгенс, изобретатель маятни­ковых часов, создатель еолновой
...
Английский физик, архитектор и инженер Роберт Гук, член Лондонского Королевского общества,, интересовался свойствами упругости металлов в связи с проблемой создания пружинных часов, которые были очень нужны современным ему корабелам. Используе­мые в те времена маятниковые часы работали ненадежно, проблема стояла остро. Ею занимался, в том числе, и знаменитый голландец Гюйгенс, изобретатель маятни­ковых часов, создатель еолновой
...
Между прочим, с этими анаграммами и борьбой за приоритет в те времена происходили подчас комичные истории. Так, Гюйгенс, впервые увидев в телескоп кольцо Сатурна, тоже опубликовал свое открытие в виде ана­граммы. Один из околонаучных ловкачей, занимавшихся вместо кропотливых изысканий расшифровкой опубли­кованных анаграмм, сумел «прочесть» запись Гюйгенса, решив, что она относится к спутникам Марса. Получи­лось: «Привет вам, близнецы, Марса порожденье». Какой же был конфуз, когда Гюйгенс, проверив свои наблюде­ния, сам расшифровал свою анаграмму: из тех же букв (тоже на латыни) составилась фраза: «кольцом окружен тонким, плоским, нигде не прикасающимся, к эклиптике наклоненным».
...
Но вернемся к закону Гука. Каково удлинение, та­кова и сила. На современном, более строгом, но и более скучном языке это означает, что удлинение тела прямо пропорционально действующей на него растягивающей силе. Несомненно Гук знал, что его утверждение отно­сится к случаю, когда поперечное сечение растягивае­мого тела и его исходная длина остаются постоянными. Более длинные стержни давали, конечно, большее удли­нение. Он знал также, что при постоянной величине силы вызываемое ею удлинение стержня обратно про­порционально площади его поперечного сечения, и, кроме того, что у стержней одинакового сечения и длины из разных материалов при одном и том же усилии будет разное удлинение. Однако Гук не сумел скомбинировать результаты своих экспериментов в такой форме, чтобы охарактеризовать упругость как свойство самого материа­ла, не зависящее от размеров и формы конструкции. Оставался всего один шаг до привычной нам формули­ровки закона упругости, и этот шаг был сделан англий­ским ученым Томасом Юнгом лишь более 100 лет спустя — в самом конце XVIII века.
...
Юнг понял, что если удлинение Л/ прямо пропорцио­нально силе ^ и исходной длине /„ и обратно пропорцио­нально площади сечения 5 растягиваемого стержня, то это можно выразить простой формулой
...
Между прочим, с этими анаграммами и борьбой за приоритет в те времена происходили подчас комичные истории. Так, Гюйгенс, впервые увидев в телескоп кольцо Сатурна, тоже опубликовал свое открытие в виде ана­граммы. Один из околонаучных ловкачей, занимавшихся вместо кропотливых изысканий расшифровкой опубли­кованных анаграмм, сумел «прочесть» запись Гюйгенса, решив, что она относится к спутникам Марса. Получи­лось: «Привет вам, близнецы, Марса порожденье». Какой же был конфуз, когда Гюйгенс, проверив свои наблюде­ния, сам расшифровал свою анаграмму: из тех же букв (тоже на латыни) составилась фраза: «кольцом окружен тонким, плоским, нигде не прикасающимся, к эклиптике наклоненным».
...
Но вернемся к закону Гука. Каково удлинение, та­кова и сила. На современном, более строгом, но и более скучном языке это означает, что удлинение тела прямо пропорционально действующей на него растягивающей силе. Несомненно Гук знал, что его утверждение отно­сится к случаю, когда поперечное сечение растягивае­мого тела и его исходная длина остаются постоянными. Более длинные стержни давали, конечно, большее удли­нение. Он знал также, что при постоянной величине силы вызываемое ею удлинение стержня обратно про­порционально площади его поперечного сечения, и, кроме того, что у стержней одинакового сечения и длины из разных материалов при одном и том же усилии будет разное удлинение. Однако Гук не сумел скомбинировать результаты своих экспериментов в такой форме, чтобы охарактеризовать упругость как свойство самого материа­ла, не зависящее от размеров и формы конструкции. Оставался всего один шаг до привычной нам формули­ровки закона упругости, и этот шаг был сделан англий­ским ученым Томасом Юнгом лишь более 100 лет спустя — в самом конце XVIII века.
...
Юнг понял, что если удлинение Л/ прямо пропорцио­нально силе ^ и исходной длине /„ и обратно пропорцио­нально площади сечения 5 растягиваемого стержня, то это можно выразить простой формулой
...
Между прочим, с этими анаграммами и борьбой за приоритет в те времена происходили подчас комичные истории. Так, Гюйгенс, впервые увидев в телескоп кольцо Сатурна, тоже опубликовал свое открытие в виде ана­граммы. Один из околонаучных ловкачей, занимавшихся вместо кропотливых изысканий расшифровкой опубли­кованных анаграмм, сумел «прочесть» запись Гюйгенса, решив, что она относится к спутникам Марса. Получи­лось: «Привет вам, близнецы, Марса порожденье». Какой же был конфуз, когда Гюйгенс, проверив свои наблюде­ния, сам расшифровал свою анаграмму: из тех же букв (тоже на латыни) составилась фраза: «кольцом окружен тонким, плоским, нигде не прикасающимся, к эклиптике наклоненным».
...
Теперь ясно, что слева от знака равенства записано напряжение о, а справа — относительное удлинение е. Итак,
...
Такие большие упругие деформации выдерживает резина, но ни один металл их выдержать не может. При гораздо меньших деформациях металлов они начи­нают либо деформироваться пластически, т. е. не воз­вращаются в исходное состояние, либо разрушаются. Мы увидим далее, что чисто упругая деформация металлов не превышает обычно нескольких десятых долей процен­та, поэтому Е
...
и являются такими же фундаментальными кон­стантами материала, как, например, температура плав­ления. Модуль упругости характеризует силы межатом­ного взаимодействия. Чем больше угол наклона к гори­зонтальной оси кривой, изображенной на рис. 9, вблизи точки равновесия, тем мощнее наши пружинки, тем сильнее они сопротивляются смещениям атомов от исход­ных позиций.
...
Чтобы получить представление о том, какое напря­жение потребовалось бы для упругого удвоения длины разных материалов, а заодно сопоставить их упругие свойства, заглянем в табл. 1, где сведены значения модуля Юнга некоторых металлов и неметаллов.
...
Машина дает достоверные объек тивные данные о всех стадиях npcl цесса испытания.Ее самописцы рисук/i диаграмму в координатах «F — А/>1 которую легко преобразовать в диап рамму «о —«». Для этого над/ каждое значение силы F
...
Каждому со школьной скамьи известно это слово. Ластик — наш первый помощник в исправле­нии наших первых ошибок. Тем более странно, что само это слово содержит ошибку, точнее — в кем со временем исчезла одна буква. Эластик (elastik) означает «упругий». Это слово происходит от греческого el asios — гибкий, тягучий. Еще в начале XX века гимназисты говорили: «гуммиэластик» — упругая резинка. Но время превра-
...
Все же мы хорошо знаем, что такое эластичный мате­риал — это значит гибкий, немнущийся, а в точном зна­чении слова — упругий. Металлы тоже в определенных
...
Все же мы хорошо знаем, что такое эластичный мате­риал — это значит гибкий, немнущийся, а в точном зна­чении слова — упругий. Металлы тоже в определенных
...
Обозначим ее еу'п£с- Ордината — напряжение, котор вызывает эту деформацию, — называется пределом упру гости, оупр.
...
Мы уже знаем, что это вызвано действием пружинок— сил межатомного взаимодействия (рис. 10), которые при разгрузке возвращают атомы в исходные позиции, и форма тела восстанавливается. Но что произойдет, если мы увеличим нагрузку и напряжение превысит оупр, а деформация выйдет за пределы еу'^с? Упругая дефор­мация продолжает нарастать прямо пропорционально
...
Обозначим ее еу'п£с- Ордината — напряжение, котор вызывает эту деформацию, — называется пределом упру гости, оупр.
...
растущей величине напряжения, но само напряжение теперь значительно медленнее увеличивается с ростом деформации, чем это было в пределах упругого участка. Линия разгрузки в соответствии с законом Гука идет параллельно прямой АО,
...
нельзя получить упругую деформацию большей величины. Он означает лишь, что если общая деформация превысит гупр, то она уже не будет чисто упругой и форма тела после разгрузки будет отличаться от исходной. Мате­риал становится «мнущимся», это уже не вполне каче­ственный эластик.
...
растущей величине напряжения, но само напряжение теперь значительно медленнее увеличивается с ростом деформации, чем это было в пределах упругого участка. Линия разгрузки в соответствии с законом Гука идет параллельно прямой АО,
...
нельзя получить упругую деформацию большей величины. Он означает лишь, что если общая деформация превысит гупр, то она уже не будет чисто упругой и форма тела после разгрузки будет отличаться от исходной. Мате­риал становится «мнущимся», это уже не вполне каче­ственный эластик.
...
ций, нельзя, нагружая его, превышать предел упругости Тогда и деформация не выйдет за пределы е™*™ и пол ностью исчезнет при разгрузке. Важно, что в этой обла сти напряжений и деформаций они связаны простым линейным гуковским соотношением. Это очень облегчаег расчеты конструкторам. Однако мы знаем, что линейная связь между межатомными силами и расстояниями дей ствует лишь при небольшом удалении атомов от равно весных положений.
...
Пределы упругости металлов обычно очень низки В следующей главе мы узнаем, почему пластическая де формация металлов начинается и развивается при низ ких напряжениях, а здесь примем как факт, что предел, упругости большинства чистых металлов — порядка 10—100 МПа. Даже у лучших сортов стали оупр ред^ превышает 103 МПа.
...
В ходе пластической деформации скорость роста на пряжения на 2—3 порядка ниже, чем в упругой зоне Тангенс угла наклона диаграммы деформации к гори зонтальной оси (рис. 13) на первом участке равен модулю Юнга Е,
...
значит, величина е^«° ~ (101 108)/(Ю4 Ю5), т. е. порядка 10~3 и составляет десятые доли процента. В пла­стической области даже у весьма пластичных металлов к моменту разрушения величина упругой деформации может увеличиться еще приблизительно на столько же, так что все наши «упругие достижения» не выходят за пределы 1 % деформации. В этой области закон Гука соблюдается достаточно хорошо.
...
Как можно экспериментально проверить закон Гука при больших деформациях? Казалось бы просто — «за­претить» пластическое течение металла. Но этот путь ведет к другому краю пропасти — металл, у которого отняли способность пластически деформироваться, ста­новится хрупким и часто разрушается при напряжениях ниже аупр. И все же удалось «уличить» Гука с помощью особого рода кристаллов — «усов», которые способны
...
ций, нельзя, нагружая его, превышать предел упругости Тогда и деформация не выйдет за пределы е™*™ и пол ностью исчезнет при разгрузке. Важно, что в этой обла сти напряжений и деформаций они связаны простым линейным гуковским соотношением. Это очень облегчаег расчеты конструкторам. Однако мы знаем, что линейная связь между межатомными силами и расстояниями дей ствует лишь при небольшом удалении атомов от равно весных положений.
...
Пределы упругости металлов обычно очень низки В следующей главе мы узнаем, почему пластическая де формация металлов начинается и развивается при низ ких напряжениях, а здесь примем как факт, что предел, упругости большинства чистых металлов — порядка 10—100 МПа. Даже у лучших сортов стали оупр ред^ превышает 103 МПа.
...
В ходе пластической деформации скорость роста на пряжения на 2—3 порядка ниже, чем в упругой зоне Тангенс угла наклона диаграммы деформации к гори зонтальной оси (рис. 13) на первом участке равен модулю Юнга Е,
...
упруго деформироваться на несколько процентов, так как имеют прочность, близкую к теоретически возмож­ной. Но об этом — в гл. 5, а сейчас мы от сухих цифр перейдем к близким нам примерам и решим следующий вопрос.
...
упруго деформироваться на несколько процентов, так как имеют прочность, близкую к теоретически возмож­ной. Но об этом — в гл. 5, а сейчас мы от сухих цифр перейдем к близким нам примерам и решим следующий вопрос.
...
ее внешние слои будут растянуты, а внутренние сжаты На середине толщины, т. е. на так называемой нейтраль ной оси, деформация будет равна нулю, и ее величин будет нарастать линейно по мере движения от этой ос к поверхности. Максимальная относительная деформа ция будет, конечно, на верхней и нижней поверхности пластины, а ее величину легко определить. Длина внеш ней полуокружности л/(
...
Если величина этой деформации е не превышает е^*0, то при разгрузке она исчезнет, и пластина снова станет плоской, поскольку, как видно из рис. 9, закон Гука в равной степени справедлив и для растяжения, и для сжатия. Теперь рассмотрим распространенный пример с лезвием для бритья. Если оно имеет толщину 0,08 мм
...
Если мы попытаемся изогнуть таким же полукольцом пластину из той же стали, но толщиной 2 мм (рис. 17,6), то деформация наружных слоев составит ^10 %. Напря-
...
ее внешние слои будут растянуты, а внутренние сжаты На середине толщины, т. е. на так называемой нейтраль ной оси, деформация будет равна нулю, и ее величин будет нарастать линейно по мере движения от этой ос к поверхности. Максимальная относительная деформа ция будет, конечно, на верхней и нижней поверхности пластины, а ее величину легко определить. Длина внеш ней полуокружности л/(
...
жение, которое при этом возникает, должно пре­вышать оуПр, поскольку сама деформация выходит да­леко за пределы е"^рс- ^а диаграмме (рис. 13) такая де­формация соответствует приблизительно точке А'.
...
Хотя о механизме пластической деформации и о спо­собности металла запоминать форму пойдет речь в сле­дующих главах, уже здесь мы можем взглянуть на опи­санную ситуацию под несколько иным углом. Буквально слово «деформация» означает «изменение формы». Когда при разгрузке деформация исчезает, тело возвращается к исходной форме. Между прочим, это означает, что на­ходясь под любым напряжением, не превышающим супр, металл «помнит» свою первоначальную форму и «вспоми­нает» ее сразу после устранения нагрузки. Так было и с нашим лезвием.
...
Признаком пластической деформации является ее необратимость. После разгрузки появляются остаточные изменения размеров и формы, т. е. память металлов на­чинает давать перебои. Способность металлов деформи­роваться пластически, конечно, ограничена — рано или поздно произойдет разрушение. Но величина еост перед разрушением у пластичных металлов составляет десятки процентов, т. е. на 2 порядка превышает еугр. Это уже практически полный «склероз». Металл забывает исход­ную форму и принимает новую.
...
На такой «забывчивости» металлов основаны промыш­ленные процессы их переработки, когда мы проделы­ваем, например, путь от огромного слитка до тонкой проволочки.
...
Теперь уже наверное понятно, как разобраться с во­просом о стальной и медной проволоке. Проволока из хорошей стали диаметром 1 мм, будучи изогнута по оправ­ке радиуса 100 мм, находится еще «в здравой памяти», так как ее максимальная деформация составляет 0,5 %. < на полностью распрямится, если отпустить ее концы. Примерно так проверяли качество знаменитых булатных
...
жение, которое при этом возникает, должно пре­вышать оуПр, поскольку сама деформация выходит да­леко за пределы е"^рс- ^а диаграмме (рис. 13) такая де­формация соответствует приблизительно точке А'.
...
Хотя о механизме пластической деформации и о спо­собности металла запоминать форму пойдет речь в сле­дующих главах, уже здесь мы можем взглянуть на опи­санную ситуацию под несколько иным углом. Буквально слово «деформация» означает «изменение формы». Когда при разгрузке деформация исчезает, тело возвращается к исходной форме. Между прочим, это означает, что на­ходясь под любым напряжением, не превышающим супр, металл «помнит» свою первоначальную форму и «вспоми­нает» ее сразу после устранения нагрузки. Так было и с нашим лезвием.
...
клинков на Златоустовском металлургическом заводе. Клинки изгибали до соприкосновения его кончика с эфе­сом и годными считали те, которые полностью распрям­лялись.
...
Медь, как видно из табл. 1, имеет вдвое более низкий! модуль упругости, чем железо или сталь, но главное, | что она значительно сильнее уступает стали по величи* не оупр. Предел упругости технической меди редко дости-1
...
конечно, немного разойдутся в стороны, но сама она будет представлять собой уже не прямую, а часть окруж­ности радиусом приблизительно 125 мм. Эти несложные расчеты и есть обоснование наших ощущений, когда мы говорим «пружинит» или «не пружинит». В описанной
...
клинков на Златоустовском металлургическом заводе. Клинки изгибали до соприкосновения его кончика с эфе­сом и годными считали те, которые полностью распрям­лялись.
...
Медь, как видно из табл. 1, имеет вдвое более низкий! модуль упругости, чем железо или сталь, но главное, | что она значительно сильнее уступает стали по величи* не оупр. Предел упругости технической меди редко дости-1
...
конечно, немного разойдутся в стороны, но сама она будет представлять собой уже не прямую, а часть окруж­ности радиусом приблизительно 125 мм. Эти несложные расчеты и есть обоснование наших ощущений, когда мы говорим «пружинит» или «не пружинит». В описанной
...
ситуации медная проволока будет прекрасно пружинить, если уменьшить ее диаметр до 0,05 мм. Таким образом, вопрос заключается лишь в соотношении между преде­лом упругости и модулем Юнга материала (которое определяет е^с) и в величине относительной деформа­ции при испытании.
...
Как мы уже знаем, во времена Гука, т. е. в начале второй половины XVII века, остро стояла проблема создания пружинных часов. Водяные и сол­нечные часы к тому времени уже отжили свой век, а маят­никовые не устраивали многих и в частности мореплава­телей. Однако именно наблюдения за колебаниями маят­ника помогут нам разобраться в природе явлений, объеди­няемых общим термином «неупругость». К числу этих явлений относятся такие, как последействие, релакса­ция, внутреннее трение в металлах.
...
Мы уже говорили о том, что простое линейное соотно­шение между силой и удлинением, установленное Гуком, верно лишь при малых деформациях, а при больших, хотя деформация остается чисто упругой и исчезает после разгрузки, она уже зависит от напряжения нели­нейно.
...
Но есть другая важная причина отклонения от гуков-ского поведения металла при напряжениях, значительно меньших оупг, т. е. в той области диаграммы деформации, которую мы привыкли считать чисто упругой. Эта при­чина связана с действием фактора времени.
...
Термин «релаксация» происходит от латинского relaxa-tio, что в буквальном переводе означает «ослабление». Что­бы понять сущность релаксационных процессов, не надо далеко ходить за примерами. Каждому случалось втиски­ваться в переполненный автобус или вагон метро, и всем знакомы связанные с этим неприятные ощущения. В бок впивается чей-то локоть, кто-то наступил на вашу ногу, а сосед еще норовит читать газету, и как на грех он выше ростом, так что его рука лежит на вашем плече. Но вот поезд тронулся и постепенно напряжение со сто­роны соседей ослабевает, релаксирует, все утрясается, каждый находит сравнительно удобную позицию и позу. Или, например, человек устал от тяжелой физической работы. Руки и ноги «гудят», в мышцах как бы накопи-
...
ситуации медная проволока будет прекрасно пружинить, если уменьшить ее диаметр до 0,05 мм. Таким образом, вопрос заключается лишь в соотношении между преде­лом упругости и модулем Юнга материала (которое определяет е^с) и в величине относительной деформа­ции при испытании.
...
Как мы уже знаем, во времена Гука, т. е. в начале второй половины XVII века, остро стояла проблема создания пружинных часов. Водяные и сол­нечные часы к тому времени уже отжили свой век, а маят­никовые не устраивали многих и в частности мореплава­телей. Однако именно наблюдения за колебаниями маят­ника помогут нам разобраться в природе явлений, объеди­няемых общим термином «неупругость». К числу этих явлений относятся такие, как последействие, релакса­ция, внутреннее трение в металлах.
...
Мы уже говорили о том, что простое линейное соотно­шение между силой и удлинением, установленное Гуком, верно лишь при малых деформациях, а при больших, хотя деформация остается чисто упругой и исчезает после разгрузки, она уже зависит от напряжения нели­нейно.
...
Но есть другая важная причина отклонения от гуков-ского поведения металла при напряжениях, значительно меньших оупг, т. е. в той области диаграммы деформации, которую мы привыкли считать чисто упругой. Эта при­чина связана с действием фактора времени.
...
Термин «релаксация» происходит от латинского relaxa-tio, что в буквальном переводе означает «ослабление». Что­бы понять сущность релаксационных процессов, не надо далеко ходить за примерами. Каждому случалось втиски­ваться в переполненный автобус или вагон метро, и всем знакомы связанные с этим неприятные ощущения. В бок впивается чей-то локоть, кто-то наступил на вашу ногу, а сосед еще норовит читать газету, и как на грех он выше ростом, так что его рука лежит на вашем плече. Но вот поезд тронулся и постепенно напряжение со сто­роны соседей ослабевает, релаксирует, все утрясается, каждый находит сравнительно удобную позицию и позу. Или, например, человек устал от тяжелой физической работы. Руки и ноги «гудят», в мышцах как бы накопи-
...
лось напряжение. Человек прилег отдохнуть — пост пенно напряжение спадает, исчезает неприятное ощунн ние усталости. Между прочим, совокупность процессов вызывающих релаксацию внутренних напряжений в м| талле, скажем, после сильной пластической деформаши или закалки, так и называют — отдых. Металл тож может отдыхать, и термин «отдых» широко используете! в научной литературе. Позже мы еще поговорим о путя: формирования научной терминологии. А сейчас вернема к понятию релаксации. Этот термин приобрел в дальней шем более широкий смысл, и теперь им пользуются дл:
...
Известный французский физик и химик Анри Луи Ле| Шателье (1850 — 1936), избранный в 1926 г. почетным иностранным членом Академии наук СССР, установил важную закономерность, которая, как оказалось, имеет довольно общий характер. Принцип Ле Шателье можн сформулировать так: внешнее воздействие, выводящее
...
лось напряжение. Человек прилег отдохнуть — пост пенно напряжение спадает, исчезает неприятное ощунн ние усталости. Между прочим, совокупность процессов вызывающих релаксацию внутренних напряжений в м| талле, скажем, после сильной пластической деформаши или закалки, так и называют — отдых. Металл тож может отдыхать, и термин «отдых» широко используете! в научной литературе. Позже мы еще поговорим о путя: формирования научной терминологии. А сейчас вернема к понятию релаксации. Этот термин приобрел в дальней шем более широкий смысл, и теперь им пользуются дл:
...
Известный французский физик и химик Анри Луи Ле| Шателье (1850 — 1936), избранный в 1926 г. почетным иностранным членом Академии наук СССР, установил важную закономерность, которая, как оказалось, имеет довольно общий характер. Принцип Ле Шателье можн сформулировать так: внешнее воздействие, выводящее
...
лось напряжение. Человек прилег отдохнуть — пост пенно напряжение спадает, исчезает неприятное ощунн ние усталости. Между прочим, совокупность процессов вызывающих релаксацию внутренних напряжений в м| талле, скажем, после сильной пластической деформаши или закалки, так и называют — отдых. Металл тож может отдыхать, и термин «отдых» широко используете! в научной литературе. Позже мы еще поговорим о путя: формирования научной терминологии. А сейчас вернема к понятию релаксации. Этот термин приобрел в дальней шем более широкий смысл, и теперь им пользуются дл:
...
систему из положения равновесия, стимулирует в ней процессы, стремящиеся ослабить это воздействие. Ни одна система не соглашается безропотно переносить насилие над ней и мобилизует все свои внутренние ре­сурсы, чтобы ему противостоять.
...
С проявлением действия прин­ципа Ле Шателье мы сталкиваемся довольно часто и еще не раз к нему вернемся. Сопротивление ме­талла упругой деформации также можно объяснить с помощью этого принципа: под внешней нагрузкой изменяются межатомные расстоя­ния, а силы межатомного взаимо­действия меняются так, чтобы уравновесить внешнюю силу. Но реакция системы атомов металла
...
на приложение внешней силы этим не ограничивается; как уже сказано, система мобилизует все свои ресурсы для борьбы с внешним воздействием. Какая возможность есть в ее распоряжении?
...
систему из положения равновесия, стимулирует в ней процессы, стремящиеся ослабить это воздействие. Ни одна система не соглашается безропотно переносить насилие над ней и мобилизует все свои внутренние ре­сурсы, чтобы ему противостоять.
...
С проявлением действия прин­ципа Ле Шателье мы сталкиваемся довольно часто и еще не раз к нему вернемся. Сопротивление ме­талла упругой деформации также можно объяснить с помощью этого принципа: под внешней нагрузкой изменяются межатомные расстоя­ния, а силы межатомного взаимо­действия меняются так, чтобы уравновесить внешнюю силу. Но реакция системы атомов металла
...
на приложение внешней силы этим не ограничивается; как уже сказано, система мобилизует все свои ресурсы для борьбы с внешним воздействием. Какая возможность есть в ее распоряжении?
...
щего термического расширения. Величина относительной деформации будет постепенно расти от е,, до ер — по линии А'А.
...
Фактически теплообмен образца с окружающей сре­дой, а значит, и процесс релаксации идет уже в ходе на-гружения и вместо ломаной О А'А
...
как сила линейно растет от 0 до /\ Объем образца пред­ставим в виде произведения площади его поперечного сечения 5 на длину /„, и тогда удельная работа
...
Итак, работа упругой деформации на единицу объема (удельная работа деформации) равна половине произве­дения напряжения на величину относительной дефор­мации. При напряжении а0 на рис. 20 она будет численно равна площади треугольника ОАер.
...
Теперь понятно, что если мы нагружаем и разгру­жаем образец очень медленно (изотермически) и ли­нии нагрузки и разгрузки на диаграмме деформации сов­падают — прямые О А -> АО,
...
В замечательном романе Э. Хемингуэя «По ком звонит колокол», конечно, не рассматривается вопрос, почему он звонит. Автора и читателей волнуют другие проблемы. Да собственно, в вопросе о том, почему звонит колокол, нет особой загадки. Удар язычка о стен­ки колокола вызывает колебания колокола, а затем и звуковую волну определенной частоты, которая воспри­нимается барабанными перепонками ушей. Интересен другой вопрос. Почему так долго звучит колокол после
...
каждого удара язычка? Или, почему так долго не зату­хают в нем колебания? Здесь мы вернемся к примеру с маятником. Если прикрепить к маятнику снизу каран­даш, а под ним с постоянной скоростью пустить бумаж­ную ленту перпендикулярно плоскости качания, то ка­рандаш нарисует известную всем кривую, изображенную
...
на рис. 21. Колебания маятника постепенно затухают в результате действия внешних сил сопротивления (тре­ния о воздух, о бумагу и пр.). Затухание колебаний есть не что иное, как процесс релаксации — постепенного приближения к равновесию, из которого был выведен маятник. Закон изменения амплитуды колебаний маят­ника со временем (пунктирная кривая на рис. 21) опре­деляется формулой:
...
каждого удара язычка? Или, почему так долго не зату­хают в нем колебания? Здесь мы вернемся к примеру с маятником. Если прикрепить к маятнику снизу каран­даш, а под ним с постоянной скоростью пустить бумаж­ную ленту перпендикулярно плоскости качания, то ка­рандаш нарисует известную всем кривую, изображенную
...
на рис. 21. Колебания маятника постепенно затухают в результате действия внешних сил сопротивления (тре­ния о воздух, о бумагу и пр.). Затухание колебаний есть не что иное, как процесс релаксации — постепенного приближения к равновесию, из которого был выведен маятник. Закон изменения амплитуды колебаний маят­ника со временем (пунктирная кривая на рис. 21) опре­деляется формулой:
...
каждого удара язычка? Или, почему так долго не зату­хают в нем колебания? Здесь мы вернемся к примеру с маятником. Если прикрепить к маятнику снизу каран­даш, а под ним с постоянной скоростью пустить бумаж­ную ленту перпендикулярно плоскости качания, то ка­рандаш нарисует известную всем кривую, изображенную
...
на рис. 21. Колебания маятника постепенно затухают в результате действия внешних сил сопротивления (тре­ния о воздух, о бумагу и пр.). Затухание колебаний есть не что иное, как процесс релаксации — постепенного приближения к равновесию, из которого был выведен маятник. Закон изменения амплитуды колебаний маят­ника со временем (пунктирная кривая на рис. 21) опре­деляется формулой:
...
Это знаменитая экспонента — показательная функция с основанием, равным основанию натурального лога­рифма, которая управляет многими процессами в приро­де. В
...
Экспоненциальной зависимости от времени подчи­няется и величина деформации в ходе релаксационного процесса, иллюстрированного рис. 20. Если изобразить это в координатах деформация—время, то получится
...
такая картина (рис. 22). На участке релаксации недо­стающая часть деформации (недостающая до равновес­ного значения ер) уменьшается по тому же закону, что и амплитуда маятника.
...
Колебания маятника затухают, как уже было сказано, из-за действия внешних сил трения. Если нам удалось бы устранить их, то маятник качался бы вечно. Если же мы возбудим колебания металлического предмета (ска­жем, возьмем металлическую линейку, зажмем один ее конец, а другой отведем в сторону и отпустим), то они будут затухать даже в самом кромешном вакууме и при полном отсутствии внешних источников трения. При­чина затухания — наличие внутреннего трения в ме­таллах, образование петли на диаграмме деформации вследствие протекания релаксационных процессов. Кар­тина, изображенная на рис. 20, качественно не изме­няется, если вместо цикла нагружение — разгрузка мы
...
такая картина (рис. 22). На участке релаксации недо­стающая часть деформации (недостающая до равновес­ного значения ер) уменьшается по тому же закону, что и амплитуда маятника.
...
Колебания маятника затухают, как уже было сказано, из-за действия внешних сил трения. Если нам удалось бы устранить их, то маятник качался бы вечно. Если же мы возбудим колебания металлического предмета (ска­жем, возьмем металлическую линейку, зажмем один ее конец, а другой отведем в сторону и отпустим), то они будут затухать даже в самом кромешном вакууме и при полном отсутствии внешних источников трения. При­чина затухания — наличие внутреннего трения в ме­таллах, образование петли на диаграмме деформации вследствие протекания релаксационных процессов. Кар­тина, изображенная на рис. 20, качественно не изме­няется, если вместо цикла нагружение — разгрузка мы
...
такая картина (рис. 22). На участке релаксации недо­стающая часть деформации (недостающая до равновес­ного значения ер) уменьшается по тому же закону, что и амплитуда маятника.
...
Колебания маятника затухают, как уже было сказано, из-за действия внешних сил трения. Если нам удалось бы устранить их, то маятник качался бы вечно. Если же мы возбудим колебания металлического предмета (ска­жем, возьмем металлическую линейку, зажмем один ее конец, а другой отведем в сторону и отпустим), то они будут затухать даже в самом кромешном вакууме и при полном отсутствии внешних источников трения. При­чина затухания — наличие внутреннего трения в ме­таллах, образование петли на диаграмме деформации вследствие протекания релаксационных процессов. Кар­тина, изображенная на рис. 20, качественно не изме­няется, если вместо цикла нагружение — разгрузка мы
...
имеем дело с циклом растяжение — сжатие, т. е. если напряжения и деформации циклически меняют знак. В примере с линейкой будет именно такая ситуация: она будет изгибаться то в одну, то в другую сторону, но это не спасает от появления замкнутой петли на диаграмме с — е (рис. 23).
...
Здесь речь уже может идти об амплитуде изменения напряжения и деформации, и аналогия с маятником еще более наглядна. С течением времени уменьшается ампли­туда свободных колебаний. Соответственно уменьшается и площадь заштрихованной петли, поэтому в каждом следующем цикле амплитуда изменяется все меньше. Таково свойство экспоненциальной функции: если ее показатель положителен, то она возрастает все быстрее (снежный ком), а если отрицателен, то она уменьшается с затухающей скоростью. Чем меньше отклонение от равновесия, тем медленней система приближается к нему (рис. 21).
...
Скорость затухания колебаний или время релаксации характеризуется площадью петли в первом цикле, а она, в свою очередь, зависит от источника релаксации, дей­ствие которого ответственно за появление внутреннего трения.
...
Существует несколько различных мер внутреннего трения,которые отличаются численными коэффициентами. Одна из них — отношение энергии, потерянной за один цикл колебаний, к полной энергии цикла, т. е. отноше­ние площади петли к площади прямоугольника со сто­ронами 2о и 2е, окружающего петлю (он показан на рис. 23 пунктиром). При термоупругом затухании, о ко­тором идет речь, это отношение порядка 1 : 104, и соот­ветственно внутреннее трение порядка 10~4, так что петля на рис. 23 изображена в искаженном масштабе.
...
Однако существуют и значительно более мощные источники релаксации, которые создают внутреннее тре­ние порядка Ю-1. Теперь уже легко ответить на вопрос, из какого материала нужно делать колокол, а из какого станину тяжелого молота или другую амортизирующую деталь или конструкцию. В первом случае надо взять материал, в котором в максимальной степени подавлены все источники релаксации, материал с минимальным внутренним трением. К таким относится, например, твердый и хрупкий сплав меди с 25 % олова, который дает хорошее, длительное звучание. Сплав той же меди
...
имеем дело с циклом растяжение — сжатие, т. е. если напряжения и деформации циклически меняют знак. В примере с линейкой будет именно такая ситуация: она будет изгибаться то в одну, то в другую сторону, но это не спасает от появления замкнутой петли на диаграмме с — е (рис. 23).
...
Здесь речь уже может идти об амплитуде изменения напряжения и деформации, и аналогия с маятником еще более наглядна. С течением времени уменьшается ампли­туда свободных колебаний. Соответственно уменьшается и площадь заштрихованной петли, поэтому в каждом следующем цикле амплитуда изменяется все меньше. Таково свойство экспоненциальной функции: если ее показатель положителен, то она возрастает все быстрее (снежный ком), а если отрицателен, то она уменьшается с затухающей скоростью. Чем меньше отклонение от равновесия, тем медленней система приближается к нему (рис. 21).
...
Скорость затухания колебаний или время релаксации характеризуется площадью петли в первом цикле, а она, в свою очередь, зависит от источника релаксации, дей­ствие которого ответственно за появление внутреннего трения.
...
Существует несколько различных мер внутреннего трения,которые отличаются численными коэффициентами. Одна из них — отношение энергии, потерянной за один цикл колебаний, к полной энергии цикла, т. е. отноше­ние площади петли к площади прямоугольника со сто­ронами 2о и 2е, окружающего петлю (он показан на рис. 23 пунктиром). При термоупругом затухании, о ко­тором идет речь, это отношение порядка 1 : 104, и соот­ветственно внутреннее трение порядка 10~4, так что петля на рис. 23 изображена в искаженном масштабе.
...
Однако существуют и значительно более мощные источники релаксации, которые создают внутреннее тре­ние порядка Ю-1. Теперь уже легко ответить на вопрос, из какого материала нужно делать колокол, а из какого станину тяжелого молота или другую амортизирующую деталь или конструкцию. В первом случае надо взять материал, в котором в максимальной степени подавлены все источники релаксации, материал с минимальным внутренним трением. К таким относится, например, твердый и хрупкий сплав меди с 25 % олова, который дает хорошее, длительное звучание. Сплав той же меди
...
имеем дело с циклом растяжение — сжатие, т. е. если напряжения и деформации циклически меняют знак. В примере с линейкой будет именно такая ситуация: она будет изгибаться то в одну, то в другую сторону, но это не спасает от появления замкнутой петли на диаграмме с — е (рис. 23).
...




    Металловедение для сварщиков (сварка сталей)
    Машиностроение. Энциклопедия Оборудование для сварки
    Иллюстрации к началам курса «Основы материаловедения»
    Необычные свойства обычных металлов
    Физические методы исследования металлов и сплавов
    Ручная дуговая сварка
    Технология металлов и сварка

    rss
    Карта