Силы и напряжения часть 2

Для более точных суждений необходимо всегда иметь в виду действительные напряжения. Обычный в практике испытания материалов способ относить силы к исходному сечению хотя и пригоден для сравнительных целей, однако слишком груб для расчетных целей. Различие между этими «номинальными напряжениями» и действительными («истинными» или «эффективными») напряжениями для испытания на растяжение меди. На этой диаграмме номинальным напряжениям по оси ординат отвечают определяемые обычным методом при растяжении удлинения по оси абсцисс, а истинным напряжениям - уменьшение поперечного сечения. После начала сужения образца обе кривые утрачивают элементарное физическое значение.

Обычно принимают без доказательств, что поведение какой-либо частицы тела зависит исключительно от господствующих в ней напряжений, но не от остального напряженного состояния. Вели, следовательно, в каком-либо месте растянутого тела достигаются определенные напряжения, то здесь наступает течение материала или разрушение, независимо от того, как это тело было нагружено прежде. И наоборот, из наступления местных деформаций или трещин следует, что в этом месте тело было перегружено.

Далее, непосредственно из самого понятия о напряжении вытекает следующий весьма важный для технологии закон пропорциональных, сопротивлений, пли, короче, закон подобия Кика: «Величины работы, необходимые для соответственного изменения формы геометрически подобных тел из одинакового материала, относятся как объемы или веса тел». Или, другими словами: «Геометрически подобные тела приходят в состояние течения при одинаково сильных напряжениях в соответственных местах». Это закон нашел себе полное подтверждение в различных методах испытания материалов. Исключение до сих пор составляет ударное испытание, которое, однако, не поддается ясному толкованию из-за значения скорости при этом испытании. Если деформирование производится в несколько последовательных приемов, то недостаточно подобия только последней ступени. Напротив, закон подобия справедлив лишь для тех случаев, когда подобие осуществляется при всех последовательных переходах. Так, при процессах вдавливания показано, что при наличии предварительно сделанного отпечатка усилие, необходимое для увеличения его диаметра, может быть значительно меньшим, чем для получения такого же отпечатка за один прием.

Полное описание напряженного состояния в общем случае весьма сложно. Если представить себе вырезанный в соответствующем участке тела элементарный куб, то такой элемент претерпевает шесть напряжений. Можно однако, вырезать куб в одном совершенно определенном месте таким образом, что будут действовать только нормальные, главные напряжения. Поэтому для описания этого напряженного состояния необходимо указать еще положение куба тремя величинами. Обычно обозначают через oi - максимальное главное напряжение, т. е. обычно максимальное растягивающее напряжение, через оз - минимальное напряжение, т. е. обычно максимальное сжимающее напряжение.

Наибольшее значение для металловедения имеют, однако, тангенциальные напряжения (напряжения сдвига), которые существуют в плоскостях, расположенных под углом в 45° к двум главным напряженным плоскостям.

Знак не имеет значения для этих напряжений. Современное состояние науки признает, что только эти напряжения сдвига играют роль в процессах истечения.