Главная
Сталь является поликристаллическим материалом, зерна которого имеют различную ориентацию. В кристаллических решетках наблюдаются точечные, прямолинейные и поверхностные несовершенства. На границах зерен имеются различные включения. Все эти факторы предопределяют свойства стали и ее работу под нагрузкой.
Под влиянием внешней нагрузки изменяются внутренние силы, действующие между отдельными атомами, и кристаллическая решетка деформируется. При этом сталь может деформироваться упруго или пластически.
Упругая работа стали является результатом статической сопротивляемости межатомных связей и проявляется в виде изменения формы и объема кристаллов без нарушения этих связей. Деформация кристаллов зависит от направления усилия, по отношению к кристаллической решетке, так как отдельные кристаллы анизотропны.
При больших усилиях помимо упругих появляются пластические деформации. Пластическое поведение материала является результатом разрушения межатомных и образования новых связей. Пластическая деформация возникает вследствие перемещений и взаимного воздействия дислокаций (т.е. прямолинейных разрушений кристаллических решеток). Наступает проскальзывание одной части кристаллов относительно другой, и объем материала при этом не изменяется. Пластическая деформация является остаточной деформацией.
Поскольку сталь состоит из зерен разной ориентации, в целом она ведет себя как изотропный материал, в действительности же речь идет о так называемой квазиизотропии. Вначале возникают только местные пластические деформации в зернах, которые по отношению к направлению усилия ориентированы для сдвига наиболее благоприятно. При увеличении усилий пластическая деформация распространяется на соседние зерна и на большую область материала.
Понимание физической основы пластической деформации стали поможет в дальнейшем лучше объяснить некоторые явления, которые влияют на пластические расчеты конструкций.
В следующем разделе рассмотрим поведение под нагрузкой стального стержня как твердого тела. Усилия будем выражать через напряжения, а перемещения - с помощью относительных деформаций.
