Механика сплошных сред. Семенов М.В - 12 стр.

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Ìåõàíèêà ñïëîøíûõ ñðåä
12
1.7. Çàâèñèìîñòü óïðóãèõ ñâîéñòâ îò òåìïåðàòóðû
(ðåçèíà è ñòàëüíàÿ ïðóæèíà)
Óñòàíîâêà äëÿ äå-
ìîíñòðàöèè çàâèñèìîñòè óï-
ðóãèõ ñâîéñòâ îò òåìïåðàòó-
ðû ïðåäñòàâëÿåò èç ñåáÿ
âåñû, âìåñòî îäíîé èç ÷à-
øåê êîòîðûõ ê êîðîìûñëó
ïðèêðåïëÿåòñÿ â âåðòèêàëü-
íîì ïîëîæåíèè ëèáî ðåçè-
íîâàÿ ëåíòà, ëèáî ñòàëüíàÿ
ïðóæèíà. Íèæíèé êîíåö
ëåíòû èëè ïðóæèíû êðåïèò-
ñÿ ê îñíîâàíèþ âåñîâ, ïîñ-
ëå ÷åãî âåñû óðàâíîâåøèâà-
þòñÿ ãðóçàìè. Äàëåå ëåíòà
èëè ïðóæèíà ñëåãêà ïîäîãðå-
âàþòñÿ ïî âñåé äëèíå ãàçî-
âîé ãîðåëêîé (ðèñ. 1.7à, á),
è ñòðåëêà âåñîâ îòêëîíÿåò-
ñÿ, äåìîíñòðèðóÿ ïðîòèâî-
ïîëîæíîå èçìåíåíèå óïðóãèõ
ñâîéñòâ ðåçèíû è ñòàëè ïðè
íàãðåâàíèè: ó ðåçèíû óïðó-
ãîñòü âîçðàñòàåò ñ ðîñòîì
òåìïåðàòóðû, à ó ñòàëè –
óìåíüøàåòñÿ, ÷òî ïðèâîäèò
ê ñîêðàùåíèþ ðåçèíîâîé
ëåíòû è óäëèíåíèþ ïðóæè-
íû ïðè íàãðåâàíèè ïîä äåé-
ñòâèåì ïîñòîÿííîé íàãðóçêè.
Ïîñëå îñòûâàíèÿ ñòðåëêà âå-
ñîâ âîçâðàùàåòñÿ ê èñõîäíîìó ïîëîæåíèþ, ÷òî ãîâîðèò îá îòñóòñòâèè îñòàòî÷-
íûõ äåôîðìàöèé. Ïðè ñèëüíîì ëîêàëüíîì íàãðåâàíèè ãîðåëêîé ñòàëüíàÿ ïðó-
æèíà òåðÿåò óïðóãèå ñâîéñòâà è ïîäâåðãàåòñÿ íåîáðàòèìîé ïëàñòè÷åñêîé äå-
ôîðìàöèè – íàãðåòûé âèòîê ñèëüíî ðàñòÿãèâàåòñÿ è ïîñëå îñòûâàíèÿ áîëåå íå
ñæèìàåòñÿ äî èñõîäíîãî ñîñòîÿíèÿ.
1.8. Çàâèñèìîñòü óïðóãèõ ñâîéñòâ îò âðåìåíè âîçäåéñòâèÿ; ñðåäà Ìàêñ-
âåëëà è ñðåäà Êåëüâèíà–Ôîõòà
Äåëåíèå âåùåñòâ íà óïðóãèå è ïëàñòè÷íûå, èëè âÿçêèå ñðåäû äîñòàòî÷-
íî óñëîâíî. Îäíî è òî æå âåùåñòâî ìîæåò îäíîâðåìåííî ïðîÿâëÿòü è óïðóãèå,
è ïëàñòè÷åñêèå ñâîéñòâà, ïðè÷åì åãî ïîâåäåíèå ðàçëè÷àåòñÿ â çàâèñèìîñòè îò
âðåìåíè âîçäåéñòâèÿ. Â ïîñëåäíåå âðåìÿ ïîÿâèëîñü ìíîãî âûñîêîìîëåêóëÿðíûõ
ïîëèìåðíûõ ìàòåðèàëîâ, êîòîðûå ïîçâîëÿþò ïðîäåìîíñòðèðîâàòü ýòîò ýôôåêò.
Äëÿ äåìîíñòðàöèè èñïîëüçóþòñÿ äâà ðàçíîöâåòíûõ øàðèêà – æåëòûé,
ñêàòàííûé èç óïðóãîïëàñòè÷íîé ñðåäû (ñðåäà Ìàêñâåëëà) è êðàñíûé æåëåîáðàç-
íûé, èçãîòîâëåííûé èç âÿçêîóïðóãîé ñðåäû (ñðåäà Êåëüâèíà–Ôîõòà) (ðèñ. 1.8).
Ïðè ìåäëåííîì íàäàâëèâàíèè ïàëüöåì ïåðâûé øàðèê âåäåò ñåáÿ, êàê íåóïðó-
ãàÿ ñðåäà, íå âîññòàíàâëèâàåò ñâîþ ôîðìó ïîñëå ñíÿòèÿ íàãðóçêè è ìåäëåííî
Ðèñ.1.7
à
á
12                                          Ìåõàíèêà ñïëîøíûõ ñðåä
       1.7. Çàâèñèìîñòü óïðóãèõ ñâîéñòâ îò òåìïåðàòóðû
       (ðåçèíà è ñòàëüíàÿ ïðóæèíà)
                                                       Óñòàíîâêà äëÿ äå-
                                               ìîíñòðàöèè çàâèñèìîñòè óï-
  à                                            ðóãèõ ñâîéñòâ îò òåìïåðàòó-
                                               ðû ïðåäñòàâëÿåò èç ñåáÿ
                                               âåñû, âìåñòî îäíîé èç ÷à-
                                               øåê êîòîðûõ ê êîðîìûñëó
                                               ïðèêðåïëÿåòñÿ â âåðòèêàëü-
                                               íîì ïîëîæåíèè ëèáî ðåçè-
                                               íîâàÿ ëåíòà, ëèáî ñòàëüíàÿ
                                               ïðóæèíà. Íèæíèé êîíåö
                                               ëåíòû èëè ïðóæèíû êðåïèò-
                                               ñÿ ê îñíîâàíèþ âåñîâ, ïîñ-
                                               ëå ÷åãî âåñû óðàâíîâåøèâà-
                                               þòñÿ ãðóçàìè. Äàëåå ëåíòà
                                               èëè ïðóæèíà ñëåãêà ïîäîãðå-
  á                                            âàþòñÿ ïî âñåé äëèíå ãàçî-
                                               âîé ãîðåëêîé (ðèñ. 1.7à, á),
                                               è ñòðåëêà âåñîâ îòêëîíÿåò-
                                               ñÿ, äåìîíñòðèðóÿ ïðîòèâî-
                                               ïîëîæíîå èçìåíåíèå óïðóãèõ
                                               ñâîéñòâ ðåçèíû è ñòàëè ïðè
                                               íàãðåâàíèè: ó ðåçèíû óïðó-
                                               ãîñòü âîçðàñòàåò ñ ðîñòîì
                                               òåìïåðàòóðû, à ó ñòàëè –
                                               óìåíüøàåòñÿ, ÷òî ïðèâîäèò
                                               ê ñîêðàùåíèþ ðåçèíîâîé
                                               ëåíòû è óäëèíåíèþ ïðóæè-
                                               íû ïðè íàãðåâàíèè ïîä äåé-
                     Ðèñ.1.7                   ñòâèåì ïîñòîÿííîé íàãðóçêè.
                                               Ïîñëå îñòûâàíèÿ ñòðåëêà âå-
ñîâ âîçâðàùàåòñÿ ê èñõîäíîìó ïîëîæåíèþ, ÷òî ãîâîðèò îá îòñóòñòâèè îñòàòî÷-
íûõ äåôîðìàöèé. Ïðè ñèëüíîì ëîêàëüíîì íàãðåâàíèè ãîðåëêîé ñòàëüíàÿ ïðó-
æèíà òåðÿåò óïðóãèå ñâîéñòâà è ïîäâåðãàåòñÿ íåîáðàòèìîé ïëàñòè÷åñêîé äå-
ôîðìàöèè – íàãðåòûé âèòîê ñèëüíî ðàñòÿãèâàåòñÿ è ïîñëå îñòûâàíèÿ áîëåå íå
ñæèìàåòñÿ äî èñõîäíîãî ñîñòîÿíèÿ.

       1.8. Çàâèñèìîñòü óïðóãèõ ñâîéñòâ îò âðåìåíè âîçäåéñòâèÿ; ñðåäà Ìàêñ-
âåëëà è ñðåäà Êåëüâèíà–Ôîõòà
       Äåëåíèå âåùåñòâ íà óïðóãèå è ïëàñòè÷íûå, èëè âÿçêèå ñðåäû äîñòàòî÷-
íî óñëîâíî. Îäíî è òî æå âåùåñòâî ìîæåò îäíîâðåìåííî ïðîÿâëÿòü è óïðóãèå,
è ïëàñòè÷åñêèå ñâîéñòâà, ïðè÷åì åãî ïîâåäåíèå ðàçëè÷àåòñÿ â çàâèñèìîñòè îò
âðåìåíè âîçäåéñòâèÿ. Â ïîñëåäíåå âðåìÿ ïîÿâèëîñü ìíîãî âûñîêîìîëåêóëÿðíûõ
ïîëèìåðíûõ ìàòåðèàëîâ, êîòîðûå ïîçâîëÿþò ïðîäåìîíñòðèðîâàòü ýòîò ýôôåêò.
       Äëÿ äåìîíñòðàöèè èñïîëüçóþòñÿ äâà ðàçíîöâåòíûõ øàðèêà – æåëòûé,
ñêàòàííûé èç óïðóãîïëàñòè÷íîé ñðåäû (ñðåäà Ìàêñâåëëà) è êðàñíûé æåëåîáðàç-
íûé, èçãîòîâëåííûé èç âÿçêîóïðóãîé ñðåäû (ñðåäà Êåëüâèíà–Ôîõòà) (ðèñ. 1.8).
Ïðè ìåäëåííîì íàäàâëèâàíèè ïàëüöåì ïåðâûé øàðèê âåäåò ñåáÿ, êàê íåóïðó-
ãàÿ ñðåäà, íå âîññòàíàâëèâàåò ñâîþ ôîðìó ïîñëå ñíÿòèÿ íàãðóçêè è ìåäëåííî