Тело из любого материала при малых деформациях ведёт себя, как упругое. Его размеры и форма восстанавливаются при снятии нагрузки. В то же время все тела в той или иной мере могут испытывать пластические деформации.

Механические свойства материалов разнообразны. Такие материалы, как резина или сталь обнаруживают упругие свойства при сравнительно больших напряжениях и деформациях. Для стали, например, закон Гука выполняется вплоть до e = 1%, а для резины - до десятков процентов. Поэтому такие материалы называют упругими.

Пластичность.

У мокрой глины, пластилина или свинца область упругих деформаций мала. Материалы, у которых незначительные нагрузки вызывают пластические деформации, называют пластичными.

Деление материалов на упругие и пластичные в значительной мере условно. В зависимости от возникающих напряжений один и тот же материал будет вести себя или как упругий, или как пластичный. Так, при очень больших напряжениях сталь обнаруживает пластичные свойства. Это широко используют при штамповке стальных изделий с помощью пресса, создающего огромную нагрузку.

Холодная сталь или железо с трудом поддаются ковке молотом. Но после сильного нагрева им легко придать посредствам ковки любую форму. Свинец пластичный и при комнатной температуре, но приобретает ярко выраженные упругие свойства, если его охладить до температуры ниже -100 C0.

Хрупкость.

Большое значение на практике имеет свойство твёрдых тел, называемое хрупкостью. Материал называют хрупким, если он разрушается при небольших деформациях. Изделия из стекла и фарфора хрупкие, так как они разбиваются на куски при падении на пол даже с небольшой высоты. Чугун, мрамор, янтарь также обладают повышенной хрупкостью, и, наоборот, сталь, медь, свинец не являются хрупкими.

У всех хрупких материалов напряжение очень быстро растёт с увеличением деформации, они разрушаются при весьма малых деформациях. Так, чугун разрушается при относительном удлинении e » 0,45%. У стали же при e » 0,45% деформация остаётся упругой и разрушение происходит при e » 15%.

Пластичные свойства у хрупких материалов практически не проявляются.

Даны более или менее точные определения упругости, пластичности и хрупкости материалов. Мы теперь лучше представляем, что обозначают эти слова, нередко встречающиеся в обиходной жизни.

ПРИМЕР РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

1. Плуг сцеплен с трактором стальным тросом. Допустимое напряжение материала троса s = 20 ГПа. Какой должна быть площадь поперечного сечения троса, если сопротивление почвы движению плуга равно1,6×105 H?

Дано: Си: Решение:

F = 1,6×105Н S = F/s

s = 20 ГПа 20 000 000 000 S = 1,6/200000=8×10-6

S = 8×10-6

S - ?

2. Каким должен быть модуль силы, приложенной к стержню вдоль его оси, чтобы в стержне возникло напряжение 1,5×108 Па? Диаметр стержня равен 0,4см.

Дано: Решение:

d = 0,0004м. S = p×R2=p×(d/2)2=p×(0,0002)2=p×(0,00000004)= p×4×10-8;

s = 1,5×108Па F = s×S;

F - ? F = 1,5×108×p×4×10-8= 6p

3. Какое напряжение возникает у основания кирпичной стены высотой 20м ? Плотность кирпича равна 1800 кг/м2. Одинаковой ли должна быть прочность кирпичей у основания стены и в верхней её части?

Дано: Решение:

g»10 s = F/S;

h0=0м F = mg = hspg;

h1=20м s = hSpg/S = hpg;

r=1800кг/см3 s1 = h1pg » 20×1800×10 » 360000 » 360 кПа;

s2 = h0pg » 0×1800×10 = 0 Па.

s1 - ?

Ответ: 1) напряжение у основания стены » 360 кПа.

2) неодинаковое, т.к. в верхней части напряжение нулевое.

4. Какую наименьшую длину должна иметь свободно подвешенная за один конец стальная проволока, чтобы она разорвалась под действием силы тяжести? Предел прочности стали равен 3,2×108 Па, плотность - 7800кг/м3.