главная > справочник > химическая энциклопедия:

Механические свойства

Notice: Undefined variable: iko in /var/www/chemport.ru/data/www/chemport.ru/chemical_encyclopedia.php on line 95

Notice: Undefined variable: goo in /var/www/chemport.ru/data/www/chemport.ru/chemical_encyclopedia.php on line 109

Notice: Undefined variable: mn in /var/www/chemport.ru/data/www/chemport.ru/chemical_encyclopedia.php on line 109

Механические свойства материалов, определяют их поведение под действием механической нагрузки. Основные механические свойства твердых тел-деформационные (жесткость, пластичность. ползучесть, твердость. предельные деформации при разрушении), прочностные (предел прочности s, долговечность, усталостная прочность, работа разрушения при ударном воздействии), фрикционные (коэф. трения и износа); для жидкостей основное механические свойства-вязкость. Значения показателей механические свойства не являются физ. постоянными вещества; они могут зависеть от формы и размеров изделия, условий испытания, состава окружающей среды, состояния поверхности испытуемого образца, фазового и релаксационных состояний материала, определяемых его предысторией, составом, структурой. Поэтому для сравнения различных материалов по механическим свойствам важно строго стандартизировать условия и режим их определения.

Механические свойства могут изменяться во времени. Для многих материалов (монокристаллич., ориентированных и армированных пластиков, волокон) характерна резкая анизотропия механических свойств. Хотя механические свойства зависят от сил взаимодействия между частицами (ионами, атомами. молекулами), составляющими вещество, прямое их сопоставление со структурными характеристиками затруднено из-за дефектов кристаллич. структуры и неоднородностей, присущих реальным веществам. Так, теоретические значения предела прочности на растяжение, составляющие ~ 0,1 модуля Юнга вещества, в 2-3 раза превышают достигнутые значения для предельно ориентированных волокон и монокристаллов и в сотни раз-для реальных конструкционных материалов.

По механическим свойствам различают следующие основные типы материалов: 1) жесткие и хрупкие (чугуны, высокоориентированные волокна, камни и др.), для них характерны модули Юнга > 10 ГПа и низкие разрывные удлинения (до неск. %); 2) твердые и пластичные (мн. пластмассы. мягкие стали, некоторые цветные металлы), для них характерен модуль Юнга > 2 ГПа и большие разрывные удлинения; 3) эластомеры (резины) - низкомодульные вещества (равновесный модуль высокоэластичности порядка 0,1-2 МПа), способные к огромным обратимым деформациям (сотни %); 4) вязкопластичные среды, способные к неограниченным деформациям и сохраняющие приданную им форму после снятия нагрузки (глины, пластичные смазки, бетонные смеси); 5) жидкости, расплавы солей. металлов, полимеров и т.п., способные к необратимым деформациям (течению) и принимающие заданную форму. Возможны также разнообразные промежуточные случаи проявления механических свойств.

Для описания механических свойств идеальных моделей (см. Реология)справедливы линейные законы: для деформационных свойств-Гука закон (напряжения пропорциональны деформациям), для фрикционных свойств-закон Кулона (сила трения пропорциональна нормальной нагрузке), для вязкостных свойств-закон Ньютона (касательные напряжения пропорциональны скорости сдвига) и т.п. Однако поведение реальных тел гораздо сложнее и требует для своего описания различных нелинейных соотношений. Определение механических свойств материала является основой при выборе области его применения, условий формирования из него изделий, их эксплуатации. Для основных классов твердых технических материалов характерны след. значения предела прочности а (на растяжение) и модуля Юнга

Для технического применения часто решающее значение имеет отношение а к плотности вещества. По этому показателю волокна из орг. полимеров и армированные пластики имеют большие преимущества по сравнению с традиц. конструкц. материалами.

Механические свойства определяют по результатам механических испытаний, которые проводят либо с целью получения сопоставимых характеристик различных веществ, либо для измерения условных показателей поведения конкретного изделия в реальных условиях его использования. Механические свойства веществ разл. хим. природы чрезвычайно разнообразны. Поэтому в настоящее время сложились самостоятельные теоретические подходы к описанию механических свойств основных типов материалов (металлы, полимеры, грунты и др. сыпучие среды, композиты, строительных материалов, жидкости и т.д.).

См. также Прочность, Трение.

Лит.: Крагельский И. В., Трение и износ, 2 изд., М., 1968; Регель В. Р., Слуцкер А. И., Томашевский Э. Е., Кинетическая природа прочности твердых тел, М., 1974; Виноградов Г. В., Малкин А. Я., Реология полимеров, М., 1977. ©А. Я. Малкин.