Текучесть

Текучесть - свойство тел деформироваться с течением времени под действием внешних воздействий (силовых, тепловых и др.). Характеризуется величинами, обратными к величин, характеризующих вязкость. В вязких тел (газов, жидкостей) текучесть проявляется уже при минимальных напряжениях, в пластических твердых тел - лишь при больших напряжениях, превышающих предел текучести.


1. Единицы измерения

Текучесть обычно обозначается φ = 1 / μ или F = 1 / μ (где μ - динамическая вязкость), может выражаться в обратных Луазо ( см ? с ? г -1). Понятие текучесть по сравнению с понятием вязкость реже используется в инженерной практике.

2. Механизмы текучести

В различных тел существуют различные механизмы текучести, определяющие сопротивление тел пластической или вязкой течения. В газов механизм текучести связан с переносом импульса из тех слоев, где есть интенсивное движение молекул газа в направлении течения, к слоям, в которых это движение меньше. В жидкостей механизм текучести определяется диффузией в направлении действия напряжений. Элементарным актом при этой диффузии является скачкообразное перемещение молекулы (молекул), или сегмента макромолекулярного цепи (в высокомолекулярных веществ), сопровождается переходом через энергетический барьер. Для кристаллических твердых тел текучесть связывается с движением различного рода дефектов в кристаллах: точечных (вакансий), линейных (дислокаций) и объемных (краудионив).


3. Теоретические модели

Феноменологически теория текучести различных материалов строится на основе допущений механики сплошных сред об однородности целостность и изотропность тел. Гипотеза изотропности является непригодной к монокристаллических твердых веществ и жидких кристаллов, ориентированных полимеров, композиционных материалов с волокнистыми наполнителями, некоторых природных материалов, для всех них построены теории анизотропного тела. Свойства текучести (вязкости) описываются соотношениями, связывающих напряжения и скорости деформации. В гидромеханике вязкой жидкости текучесть считается независимой от приложенного касательного напряжения (при деформациях сдвига) или давления (при объемных деформациях). Для неньютоновских жидкостей текучесть меняется в зависимости от касательного напряжения (при деформациях сдвига) или давления (при объемных деформациях).

Медленная текучесть металлов, происходит во времени, при высоких температурах, полимеров и других материалов называется ползучестью. Для тел в состоянии ползучести нелинейные соотношения, определяющие текучесть записываются в виде кинетических дифференциальных или интегральных уравнений, согласно которым на состояние тела в это время влияет предшествующая история напряженно-деформированного состояния. Так, при смещении текучесть возрастает с ростом приложенного касательного напряжения.

Особенно большую текучесть в гелия при низких температурах, что получила название сверхтекучесть, обнаружил П. Л. Капица (1938), его физическую теорию построил Л. Д. Ландау (1941).


4. Примеры проявления

С явлениями текучести приходится сталкиваться как на Земле, так и в космосе. На Земле текучесть проявляется в движении материков, движениях в атмосфере и гидросфере, тектонических движениях горных массивов. В технике с явлением текучести сталкиваются, например, при движении газов и жидкостей по трубам и в аппаратах различных производств. Пластические течения и ползучесть имеют место в различных элементах конструкций, работающих при больших нагрузках.

См.. также

Источники

Работнов Ю.Н. Механика деформируемого твердого тела, 2 изд., М., 1988.