68951

Деформация кристалла

Лекция

Производство и промышленные технологии

Деформа́ция (от лат. deformatio — «искажение») — изменение взаимного положения частиц тела, связанное с их перемещением относительно друг друга. Деформация представляет собой результат изменения межатомных расстояний и перегруппировки блоков атомов.

Русский

2014-09-28

142 KB

5 чел.

Лекция 5

Деформация кристалла.

1.1. Понятие напряжения и деформации.

Деформа́ция (от лат. deformatio — «искажение») — изменение взаимного положения частиц тела, связанное с их перемещением относительно друг друга. Деформация представляет собой результат изменения межатомных расстояний и перегруппировки блоков атомов. Обычно деформация сопровождается изменением величин межатомных сил, мерой которого является упругое механическое напряжение.

Причины отказа механики

Прогиб

Коррозия

Пластическая деформация

Усталость материала

Удар

Трещина

Плавление

Износ

Деформации разделяют на обратимые (упругие) и необратимые (пластические, ползучести). Упругие деформации исчезают после окончания действия приложенных сил, а необратимые — остаются. В основе упругих деформаций лежат обратимые смещения атомов металлов от положения равновесия (другими словами, атомы не выходят за пределы межатомных связей); в основе необратимых — необратимые перемещения атомов на значительные расстояния от исходных положений равновесия (то есть выход за рамки межатомных связей, после снятия нагрузки переориентация в новое равновесное положение).

Пластические деформации — это необратимые деформации, вызванные изменением напряжений. Деформации ползучести — это необратимые деформации, происходящие с течением времени. Способность веществ пластически деформироваться называется пластичностью. При пластической деформации металла одновременно с изменением формы меняется ряд свойств — в частности, при холодном деформировании повышается прочность.

Наиболее простые виды деформации тела в целом:

растяжение-сжатие,

сдвиг,

изгиб,

кручение.

В большинстве практических случаев наблюдаемая деформация представляет собой совмещение нескольких одновременных простых деформаций. В конечном счёте, однако, любую деформацию можно свести к двум наиболее простым: растяжению (или сжатию) и сдвигу.

Деформация физического тела вполне определяется, если известен вектор перемещения каждой его точки.

Деформация твёрдых тел в связи со структурными особенностями последних изучается физикой твёрдого тела, а движения и напряжения в деформируемых твёрдых телах — теорией упругости и пластичности. У жидкостей и газов, частицы которых легкоподвижны, исследование деформации заменяется изучением мгновенного распределения скоростей.

Деформация твёрдого тела может явиться следствием фазовых превращений, связанных с изменением объёма, теплового расширения, намагничивания (магнитострикция), появления электрического заряда (пьезоэлектрический эффект) или же результатом действия внешних сил. Деформация называется упругой, если она исчезает после удаления вызвавшей её нагрузки (то есть тело возвращается к первоначальным размерам и форме), и пластической, если после снятия нагрузки деформация не исчезает (или исчезает не полностью).

Все реальные твёрдые тела при деформации в большей или меньшей мере обладают пластическими свойствами. При некоторых условиях пластическими свойствами тел можно пренебречь, как это и делается в теории упругости. Твёрдое тело с достаточной точностью можно считать упругим, то есть не обнаруживающим заметных пластических деформаций, пока нагрузка не превысит некоторого предела (предел упругости).

Природа пластической деформации может быть различной в зависимости от температуры, продолжительности действия нагрузки или скорости деформации. При неизменной нагрузке, приложенной к телу, деформация изменяется со временем; это явление называется ползучестью. С возрастанием температуры скорость ползучести увеличивается. Частными случаями ползучести являются релаксация и упругое последействие. Одной из теорий, объясняющих механизм пластической деформации, является теория дислокаций в кристаллах.

В теории упругости и пластичности тела рассматриваются как «сплошные». Сплошность (то есть способность заполнять весь объём, занимаемый материалом тела, без всяких пустот) является одним из основных свойств, приписываемых реальным телам. Понятие сплошности относится также к элементарным объёмам, на которые можно мысленно разбить тело. Изменение расстояния между центрами каждых двух смежных бесконечно малых объёмов у тела, не испытывающего разрывов, должно быть малым по сравнению с исходной величиной этого расстояния.

Простейшей элементарной деформацией является относительное удлинение некоторого элемента:

где

 — длина элемента после деформации;

 — исходная длина этого элемента.

На практике чаще встречаются малые деформации — такие, что .

Измерение деформации производится либо в процессе испытания материалов с целью определения их механических свойств, либо при исследовании сооружения в натуре или на моделях для суждения о величинах напряжений. Упругие деформации весьма малы, и их измерение требует высокой точности. Измерение деформаций называется тензометрией; измерения обычно производятся с помощью тензометров. Кроме того, широко применяются резистивные тензодатчики, поляризационно-оптический метод исследования напряжения, рентгеноструктурный анализ. Для суждения о местных пластических деформациях применяют накатку на поверхности изделия сетки, покрытие поверхности легко растрескивающимся лаком или хрупкими прокладками и т. д.

1.2. и 1.3. Механизм сдвиговой деформации.

Под анизотропией понимается неодинаковость механических и других свойств в кристаллических телах вдоль различных кристаллографических направлений. Она является естественным следствием кристаллического строения, так как на различных кристаллографических плоскостях и вдоль различных направлений плотность атомов различна.

    Например, в кубических решетках (см. рис. 1.2, б, в) по направлениям вдоль ребер насчитывается меньше атомов, чем вдоль диагоналей куба в ОЦК-решетке или диагоналей граней в ГЦК-решетке. На плоскостях, проходящих через грани ОЦК- и ГЦК-решеток, находится меньше атомов, чем на диагональных плоскостях.

    Поскольку механические, физические и химические свойства вдоль различных направлений зависят от плотности находящихся на них атомов, то перечисленные свойства вдоль различных направлений в кристаллических телах должны быть неодинаковыми.

    Анизотропия проявляется только в пределах одного монокристалла или зерна-кристаллита. В поликристаллических телах она не наблюдается из-за усреднения свойств по каждому направлению для огромного количества произвольно ориентированных друг относительно друга зерен. Поэтому реальные металлы являются квазиизотропными телами, т. е. псевдоизотропными.

 

Рис. 1.5. Элементарная ячейка решетки ОЦК

 Сдвиг в кристалле происходит наиболее легко вдоль атомных плоскостей с наиболее плотной упаковкой атомов. Рассмотрим объемно-центрическую кубическую решетку (ОЦК) (рис. 1.5):

а)

1) Плоскость ABCD (рис 1.6 а). Количество атомов в плоскости ABCD – 1; площадь ABCD = a2; площадь, приходящаяся на 1 атом – удельная площадь:   – мера плотности упаковки.

б)

Рис. 1.6. Плоскости решетки ОЦК

а) - базисная плоскость; б) - плоскость с максимальной упаковкой атомов

2) Плоскость ABGH (рис 1.6 б). Количество атомов в плоскости ABGH – 2; площадь ABGH = a2 ;   

В плоскости ABGH плотность упаковки больше чем в ABСD. Наиболее вероятен сдвиг вдоль диагональных плоскостей.

http://twt.mpei.ac.ru/ochkov/TM/lection1.htm

смотрим!!!


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

80862. Особенности государственного устройства и органы власти субъектов РФ 48.73 KB
  Среди субъектов РФ различают виды: республики края области автономную область города федерального значения и автономные округа. Частями субъектами российского государства являются национальные государства республики всего их 21; государственнотерриториальные образования края 6 области 49 города федерального значения 2; национальногосударственные образования 1 автономная область и 10 автономных округов. иметь свои конституции госный язык и госную символику; КРАЯ ОБЛАСТИ ГОРОДА ФЕДГО ЗНАЧЕНИЯ автономная область...
80863. Государственная служба как социально-правовой институт 48.6 KB
  Социальное понятие государственная служба очень многогранно и в широком смысле слова под государственной службой как социальным институтом понимается: исторически сложившаяся устойчивая форма организации совместной деятельности лиц находящихся на службе государства; особый вид социальной практики нацеленной в конечном итоге на реализацию функций государства на обеспечение прав и свобод граждан на создание благоприятных социальных условий для их достойной жизни; функция особого социального слоя людей государственных служащих...
80864. Критерии эффективности государственного управления. Взаимодействие общества и государства 44.77 KB
  Взаимодействие общества и государства. Государственное управление это практическое организующее и регулирующее воздействие государства на общественную жизнедеятельность в целях ее упорядочения сохранения или преобразования которое опирается на власть. Эффективность гос управления соотношение достигнутого результата целей управления с затраченными на это ресурсами.
80865. Особенности разрешения конфликтов в системе государственного и муниципального управления 46.19 KB
  Управление конфликтами процесс целенаправленного воздействия на персонал с целью устранения причин породивших конфликт и перевод конфликта в рациональное русло для достижения желаемых результатов. Управление конфликтами включает в себя: прогнозирование конфликтов предупреждение одних и стимулирование других прекращение и подавление конфликтов их регулирование и разрешение. Прогнозирование конфликта представление о будущем конфликте с определенной вероятностью указания времени и места действий. культуры нетерпимой к конфликтам в...
80866. Понятие и основные теории местного самоуправления 47.27 KB
  МСУ составляет одну из основ конституционного строя РФ. МСУ в РФ форма осуществления народом своей власти обеспечивающая в пределах установленных Конституцией РФ федеральными законами а в случаях установленных федеральными законами законами субъектов РФ самостоятельное и под свою ответственность решение населением непосредственно и или через органы МСУ вопросов местного значения исходя из интересов населения с учетом исторических и иных местных традиций ФЗ. МСУ является первичным уровнем публичной власти и системы управления в...
80867. Местные интересы, роль и функции местного самоуправления в обществе 45.02 KB
  Ориентация на учет местных интересов предопределяет роль и функции местного самоуправления в современном обществе. Политологи разделяют общество на три основных сектора каждому из которых отведены своя роль и свои функции. Если под этим углом зрения взглянуть на местное самоуправление то можно сделать вывод что в современном обществе оно выполняет все три перечисленные функции.
80868. Проблемы становления и развития местного самоуправления в России на современном этапе 43.35 KB
  Одной из главных проблем сдерживающих развитие местного самоуправления в России является слабость гражданского общества низкий уровень общественной активности низкая правовая культура населения дефицит знаний о сущности и возможностях самоуправления. В обществе которое столетиями жило в условиях тоталитарного правления не имея глубоких демократических традиций идеи местного самоуправления воспринимаются далеко не всеми. Для того чтобы граждане восприняли идеи местного самоуправления необходима огромная разъяснительная работа.
80869. Правовые основы местного самоуправления 42.55 KB
  По вопросам осуществления отдельных государственных полномочий переданных органам местного самоуправления федеральными законами и законами субъектов Российской Федерации могут приниматься муниципальные правовые акты на основании и во исполнение положений установленных соответствующими федеральными законами и или законами субъектов Российской Федерации. За неисполнение муниципальных правовых актов граждане руководители организаций должностные лица органов государственной власти и должностные лица органов местного самоуправления несут...
80870. Территориальная организация местного самоуправления 46.64 KB
  МСУ осуществляется на всей территории РФ в городских сельских поселениях муниципальных районах городских округах и на внутригородских территориях городов федерального значения. В городах районного значения поселках волостях и сельсоветах на территории района имеются территориальные администрации подчиненные администрации района. 2 территории всех поселений за исключением территорий городских округов а также возникающие на территориях с низкой плотностью населения межселенные территории входят в состав муниципальных районов; 3...