Растяжение в упругой области

Содержание:

Испытания на растяжение мягкой стали в упругой области

Испытания на растяжение мягкой стали в упругой области

Механическое Мп7онокрнс1атТ ’^ ^ краткое описание испытания на растяжение Mnl ^ N ’ назад. Далее мы рассмотрим измерение образцов конструкционной стали и, например, типовую схему испытания на растяжение-С™С’.Страница ’ 332 ’показывает низкое напряжение, соответствующее STAT’ для ’0 <5last’.

Вы можете установить фигуру с удовлетворительным рисунком. Маневр определяет значение модуля Lkak she: NECL°N ET0Y личностная ориентация, модуль результатов- Осевое направление образца отличается от^^**.Так как кристаллы очень маленькие Материал как изотропный,^начало^ 3 ^ » 9101 ^ * CT и рассмотрим Что мы получили от испытаний по таким» Вторая проба. *

Рассмотрим не только теплообмен между образцом и окружающей средой, но и поток тепла между отдельными людьми. Образующиеся в отверстии»mu»и»Г»пропорциональны его объему, а теплопередача зависит от размера его поверхности Понятно, что с уменьшением размеров цеоена происходит выравнивание температуры, а нагревание механической энергии увеличивается.

Растяжения поликристаллического Кошки » SRHGG YetE4」* * Действие в упругой стали иглы для обнаружения более позднего явления уменьшается с учетом термоупругости B — ’»и силы растяжения-описание монокристалла (см. стр. 336) но необходимое»из 8 корпуса, 1a.» (Теплопередача.
Людмила Фирмаль

Это очень важно в практическом использовании, потому что ослабление вибрации упругой системы hLpNRFL ** ** **может в значительной степени зависеть от температуры внутреннего трения материала для увеличения ZHG grainng SYSTEMSM ’должный’ R-малый материал Проведенный анализ показывает, что деформация Yayal1LN » пружинистые°так как мы должны были рассматривать их для получения номинальной механической энергии за счет теплообмена, как описано выше, высокое напряжение предполагается ожидать при низковольтном явлении внутреннего трения в более сложных статовицах.

Зерно / Ззван,, B, независимая пластическая деформация Путем полировки и травления поверхности образца поликристаллического кремния, кристаллическая структура материала «Н 8aRIGT» можно увидеть Яг ™ Голос-полосы скольжения^ г на ршп; Р » х Zerev’strip является специфическим Упругие свойства монокристалла ™ отличаются для калиброванных ниппелей, поэтому ИК-излучение быстрее, чем Монокристалл во время тестирования.

При этом кристаллы ориентированы случайным образом, поэтому напряжение в растянутом образце распределяется неравномерно В отдельных кристаллах в наиболее неблагоприятном направлении, прежде чем среднее растягивающее напряжение достигнет предела текучести. Если такой образец выгружается ^ «Gstaalklysvk» вы проверили промахи.

Они не могут свободно вернуться к своему первоначальному виду, и в результате、 Г. * ™ГТ™Р»™Boudree Также, гибкость 1t2 индивидуальных кристаллов вносит вклад в зону 2 ^и B / deT uv™- Ну «» ™гр, РЛО «» «»- В первом испытании, вы испытаете сползать di°TIR до тех пор пока нагрузка на растяжение не будет испытывать текучесть.

Во-первых * CogLG значение «OA Load -» P-9T0 будет плоским во время нагрузки значения и начнет сползать снова! Aggleak»B™ » превышает обжатие после предыдущего участка включения образца Сочетание компрессии и сжатия? » «Ар^ ^ ^ тытыгт» создано в предыдущем тесте Да.） эс»«» «„SXP™возм,“ х’, » Р0 «у»» ’ пр «» ™ = например SSLPSSr * Р -? St35 по Вызывает увеличение предела упругости растяжения, который является пределом упругости сжатия при растяжении, но уменьшается Явление, называемое «ром») было изучено с помощью втулок

Эти » остаточные напряжения, вызванные кристаллическим I Возникновение остаточного напряжения В честь наиболее неблагоприятных TonJjs, введенных в материал, текущий эффект Баузингера можно объяснить ядром t ^ 83 «„^ 8 “ и тем, что показано на рисунке 1. 271. Модель ко!? с.°Щую модель, из того же материала, из того же материала, с 1*? ^
Людмила Фирмаль

Площадь поперечного сечения материала такая же, как F ’Это очень, ОЧЕНЬ, ОЧЕНЬ, ОЧЕНЬ, ОЧЕНЬ, ОЧЕНЬ, ОЧЕНЬ, ОЧЕНЬ, — сказал он. Компрессия. Вертикальная нагрузка P Когда приложено к модели, напряжение A и o появляются на вертикальных и склонных штангах, respectively. At на первом этапе эти начинания выглядят так (т. 1, С. е р ы _ пекс ’ в ° „л + 2, потому что *“ > Т + 2, потому что „а•“ (с）

Из-за упругой деформации шарнир N модели перемещается вниз на определенную величину по вертикали. * * _ Пи Мы〜(1 — (-2 сои * а)». (Си） Ноль•• Взаимосвязь между нагрузкой и перемещением показана на рисунке. 271, B строка 04.Из формулы (а) видно, что сила вертикального стержня больше, чем сила наклонного стержня каяюма.

Вертикальные стержни, модельные стержни соответствуют поликристаллическим образцам кристаллов в наиболее неблагоприятном направлении. Вертикальный стержень начинает течь, а наклонный стержень продолжает совершать упругие деформации. Соответствующее значение, нагрузку и 8 соответствующих движений / >можно найти из выражения^. О р п р п я 1°t 71

Смотрите также:

Предмет сопротивление материалов: сопромат

Источник

Растяжение связок – это частичное повреждение связки, микроразрывы отдельных волокон данной анатомической структуры. Обычно страдают связки в области средних, реже – крупных суставов конечностей. Травма чаще всего возникает при подворачивании ноги. Повреждение проявляется болью, отеками, кровоподтеками, нерезко или умеренно выраженным ограничением опоры и движений. Диагноз выставляется на основании симптомов, данных МРТ и других исследований. Лечение консервативное — покой. НПВС, холод, затем тепло на пораженную область.

Общие сведения

Растяжение связок – одно из самых распространенных травматических повреждений. Наряду с ушибами занимает одно из первых мест в списке основных причин обращения в травмпункты. Может возникать у пациентов любого возраста и пола, особенно часто наблюдается у спортсменов и людей, ведущих активный образ жизни. Чаще всего выявляются растяжения связок голеностопного сустава, коленного сустава, плечевого сустава и лучезапястного сустава. Обычно активное лечение продолжается в течение 3-5 недель, а для полного восстановления требуется 8-9 недель.

В большинстве случаев растяжение связок является изолированной травмой, однако возможны и сочетания с повреждениями других структур, чаще – расположенных в той же анатомической области. Например, при внутрисуставных переломах и вывихах наблюдаются растяжения и разрывы связок в области пораженного сустава. Реже растяжения связок сочетаются с травмами других анатомических областей: переломами таза, позвоночника и конечностей, тупой травмой живота, ЧМТ, повреждением грудной клетки и т. д. Лечением растяжения связок занимаются травматологи-ортопеды.

Растяжение связок

Причины

В быту растяжение связок чаще всего возникает в результате спотыкания, подворачивания ноги или падения. Например, причиной повреждения связок голеностопного сустава может стать подворачивание ноги при ходьбе на высоких каблуках или передвижение по скользкой поверхности (льду, укатанному снегу или слишком гладкому полу). А растяжение связок лучезапястного сустава образуется при падении на руку в тех же обстоятельствах.

У спортсменов повреждения связок имеют свою специфику, связанную с видом спорта. Так, у конькобежцев и лыжников часто встречаются травмы голеностопного сустава, вызванные резкой внутренней ротацией (вращением) стопы при торможении. У баскетболистов, волейболистов, метателей ядра и теннисистов могут выявляться растяжения связок плечевого сустава в результате резкого замаха или броска. У людей, занимающихся пауэрлифтингом и бодибилдингом, иногда выявляются повреждения связок верхней конечности, обусловленные работой с большими грузами, жимом лежа либо от плеч.

Факторами, способствующими повреждению связок в быту или при занятиях спортом, являются избыточный вес, неудобная обувь, одежда или спортивное снаряжение, а также патологические изменения структур сустава в результате артроза, ранее перенесенных травм и инфекционных заболеваний. Вероятность травмы связок увеличивается и при врожденных или приобретенных аномалиях, нарушающих нормальные анатомические соотношения и распределение нагрузки между отдельными сегментами конечности (например, при плоскостопии).

Патанатомия

Связки – эластичные плотные соединительнотканные тяжи, соединяющие одну кость с другой. От связок нужно отличать сухожилия, которые тоже состоят из соединительной ткани, но соединяют между собой не несколько костей, а кость и мышцу. Связки укрепляют сустав и «регулируют» движения. Они обеспечивают как подвижность сустава, так и его фиксацию, позволяя совершать физиологичные движения, но удерживая от нефизиологичных. В зависимости от основного функционального назначения различают связки, укрепляющие суставы; связки, направляющие движения; связки, тормозящие движения.

При растяжении связка испытывает нагрузку, превышающую ее прочность и эластичность. В результате часть волокон разрывается. Поврежденная связка частично или полностью утрачивает способность выполнять свои функции, сустав становится нестабильным. В ткани связки много мелких сосудов и нервных окончаний, поэтому при растяжении возникают кровоизлияния и сильная боль. В течение первых трех суток наблюдается нарастающий отек, при множественных разрывах волокон пораженная область приобретает «слоновый» вид – контуры сустава полностью сглаживаются, отек распространяется на нижележащие отделы (например, на стопу при повреждении связок голеностопного сустава). Возможно местное повышение температуры, синюшность и гиперемия.

Классификация

В травматологии и ортопедии выделяют три степени растяжения связок:

1 степень – разрывы отдельных волокон связки при сохранении ее механической целостности и непрерывности. Отек выражен незначительно, кровоизлияния отсутствуют. Опора и движения несколько ограничены, боли умеренные.
2 степень – имеются множественные разрывы волокон, возможно частичное повреждение капсулы. Отмечается умеренный отек, часто выявляются кровоподтеки. Движения ограничены, болезненны, опора затруднена. Может определяться некоторая нестабильность сустава.
3 степень – полный разрыв. Сопровождается резкой болью, значительным отеком и выраженными кровоподтеками. Движения резко ограничены, опора, как правило, невозможна. При попытке пассивных движений выявляется нестабильность сустава.

При повреждении связок 1-2 степени в абсолютном большинстве случаев требуется консервативное лечение. Самостоятельное заживление наступает через несколько недель. При полных разрывах, несмотря на высокие регенеративные способности связок, самостоятельное восстановление происходит не всегда, может потребоваться хирургическое вмешательство. При этом вероятность самостоятельного заживления зависит от локализации связки, сопутствующих травматических повреждений, своевременности и адекватности консервативной терапии.

Симптомы растяжения связок

В момент травмы возникает резкая боль. При разрыве значительной части волокон иногда слышен характерный хлопок. Затем появляется нарастающий отек, при тяжелых травмах образуются гематомы и подкожные кровоизлияния. Беспокоит боль, которая резко усиливается при попытке повернуть конечность в ту сторону, в которую она была повернута в момент повреждения. Степень нарушения опоры и движений зависит от тяжести травмы – от незначительного ограничения при легком растяжении до невозможности при тяжелых надрывах и полных разрывах.

При осмотре выявляется отек. Незначительное растяжение сопровождается образованием локальной припухлости в области связки. При травмах средней степени тяжести отек распространяется на весь сустав. При тяжелых повреждениях наблюдается выраженная отечность с распространением не только на сам сустав, но и на дистальную часть конечности, из-за отека сустав полностью перестает контурироваться. Кровоизлияния и гематомы возникают преимущественно при средних и тяжелых повреждениях.

Пальпация травмированной области резко болезненна, определяется местное повышение температуры кожи. Крепитация отсутствует. При легких и средних травмах пассивные движения ограничены из-за боли, при тяжелых повреждениях выявляется излишняя подвижность, имеющая определенные отличия от патологической подвижности вследствие перелома. При переломах патологическая подвижность возникает в области излома, то есть, там, где ее в норме вообще быть не должно. При повреждении связок движения совершаются там, где и должны (в суставе), однако их амплитуда больше, чем в норме.

Диагностика

Диагноз выставляется на основании симптомов и, при возможности, данных МРТ, УЗИ сустава или артроскопии. Связки – мягкотканные образования, они не видны на рентгенограммах, поэтому рентгенография может использоваться только для исключения перелома, поскольку переломы и растяжения сопровождаются весьма сходной симптоматикой и иногда сочетаются друг с другом. Кроме того, в ходе дифференциальной диагностики с переломами учитываются характерные клинические признаки.

При растяжениях, в отличие от переломов, не возникает боли при надавливании на кость (за исключением надавливания в области поврежденной связки). В момент травмы слышен хлопок, а не костный хруст. В состоянии покоя, как правило, отсутствует выраженный болевой синдром, нарушающий сон и отдых больного. При пальпации не определяется крепитация, а деформация образуется, в основном, за счет отека, а не за счет смещения отломков.

В отличие от переломов, при которых повреждение связочного аппарата сустава наблюдается лишь в отдельных случаях, вывих всегда сопровождается разрывом или растяжением связок. Вывихи также исключают на основании рентгенографии и отсутствия типичных клинических признаков. При растяжении, в отличие от вывиха, никогда не бывает резкой и грубой деформации сустава, укорочения конечности и пружинящего сопротивления при попытке пассивных движений.

Лечение растяжения связок

При повреждениях 1 и 2 степени проводится амбулаторное лечение в травмпункте. При повреждениях 3 степени обычно требуется госпитализация в травматологическое отделение. Пациентам рекомендуют покой, возвышенное положение конечности. В течение первых суток к травмированной области прикладывают холод (грелку или полиэтиленовый пакет со льдом, завернутые в полотенце). Начиная с третьих суток, используют сухое тепло. При легких растяжениях на время ходьбы накладывают эластичный бинт или надевают суппорт (специальную ортопедическую повязку). В покое удерживающие приспособления снимают, чтобы не препятствовать кровообращению в пораженной области. При тяжелых травмах проводят иммобилизацию с использованием гипсовой либо пластиковой лонгеты.

Пациентам с растяжением связок, особенно в первые трое суток, противопоказаны тепловые процедуры: теплые компрессы, горячие ванны, сауна или баня. Не следует принимать алкоголь или проводить массаж, поскольку это способствует нарастанию отека и увеличению кровоподтеков. На начальном этапе не рекомендуется совершать движения в поврежденном суставе, так как это может спровоцировать дополнительные микроразрывы волокон связки и замедлить скорость ее восстановления. Массаж и физические упражнения показаны только в восстановительном периоде.

В первые дни после травмы для устранения боли и уменьшения воспаления при необходимости можно использовать нестероидные противовоспалительные препараты (диклофенак, ибупрофен и др.). Если интенсивные боли сохраняются неделю или более, нужно обратиться к врачу, чтобы он порекомендовал другие, более безопасные способы обезболивания, поскольку длительный прием НПВП может спровоцировать возникновение гастрита или образование язвы желудка. Наряду с НПВП для приема внутрь можно применять более безопасные наружные средства из той же группы.

На этапе восстановления пациентов направляют на ЛФК. Упражнения сначала включают в себя только легкие разминочные движения, затем комплекс постепенно расширяется. При этом общим принципом является отсутствие боли при выполнении упражнений. Следует помнить, что слишком длительный полный покой, как и слишком ранние движения в суставе, могут негативно сказаться на продолжительности восстановительного периода, поэтому лечебной физкультурой следует заниматься в строгом соответствии с рекомендациями врача и инструктора ЛФК.

Прогноз и профилактика

Прогноз при растяжении связок благоприятный. Повреждения 1 степени, как правило, заживают без остаточных явлений. При растяжении 2 и 3 степени у некоторых пациентов в отдаленном периоде наблюдается покалывание и хронические боли в суставе. Это может быть обусловлено как образованием небольших узелков, так и вовлечением нервных окончаний в процесс рубцевания волокон. Необходимо помнить, что восстановление связки происходит за счет образования рубцов, а, значит, в последующем эта связка будет менее устойчива к повреждениям. Для предотвращения повторных травм во время занятий спортом следует использовать специальные суппорты.

Источник

Основным опытом для определения механических характеристик конструкционных материалов является опыт на растяжение призматического образца центрально приложенной силой, направленной по продольной оси; при этом в средней части образца реализуется однородное напряженное состояние.

Форма, размеры образца и методика проведения испытаний определяются соответствующими стандартами, например, ГОСТ 34643—81, ГОСТ 1497-73. По результатам испытаний строится зависимость σ=f (ε) между напряжениями σ=F/A и деформациями ε=Δl/l , которая называется диаграммой деформирования.

Опыты на растяжение образцов выявляют некоторые общие свойства конструкционных материалов—свойства упругости и пластичности. Рассмотрим типичные кривые деформирования при растяжении образцов из материала сталь 30 и сталь 40Х.

Характерные диаграммы растяжения

Если напряжения не превышают предела пропорциональности (первая точка на диаграмме), и зависимость между напряжениями и деформациями линейна, то она описывается законом Гука σ=εЕ , где Е — модуль продольной упругости материала. Размерность модуля упругости — Н/м2 (Паскаль). Значение модуля упругости Е на кривой деформирования численно равно тангенсу угла наклона линейного участка: Е = tgβ. Таким образом, величину Е можно рассматривать как характеристику упругого сопротивления или как характеристику интенсивности — нарастания напряжения с увеличением деформации.

Физический смысл коэффициента Е определяется как напряжение, необходимое для увеличения длины образца в два раза. Такое толкование довольно искусственно, поскольку величина упругого удлинения у большинства твердых тел редко достигает даже 1%.

Напряжения, являющиеся верхней границей проявления чисто упругих деформаций, соответствуют точке 2 диаграммы и называются пределом упругости σупр .

Точка 3 диаграммы характерна тем, что при достижении напряжениями величины σ = σт ( σт — предел текучести), дальнейшее удлинение образца (для малоуглеродистых сталей) происходит практически без увеличения нагрузки. Это явление носит название текучести, а участок диаграммы, расположенный непосредственно правее точки 3, называется площадкой текучести. При этом полированная поверхность образца мутнеет, докрывается ортогональной сеткой линий (линии Чернова—Людерса), расположенных под углом 45o к продольной оси образца—по направлению плоскостей действия максимальных касательных напряжений.

У многих конструкционных материалов площадка текучести не выражена столь явно, как у малоуглеродистых сталей. Для таких материалов вводится понятие условного предела текучести σs; это напряжение, которому соответствует остаточная (пластическая) деформация, равная s %. Обычно принимается s = 0,2%. Поэтому условный предел текучести часто обозначается как σ0,2.

После площадки текучести для дальнейшего увеличения деформации необходимо увеличение растягивающей силы. Материал снова проявляет способность сопротивляться деформации; участок за площадкой текучести (до точки 4) называется участком упрочнения. Точка 4 соответствует максимальной нагрузке, выдерживаемой образцом. Соответствующее напряжение называется временным сопротивлением σв (или пределом прочности σпч ).

Дальнейшая деформация образца происходит без увеличения или даже с уменьшением нагрузки вплоть до разрушения (точка 5). Точке 4 на диаграмме соответствует начало локального уменьшения размеров поперечного сечения образца, где, в основном, сосредоточивается вся последующая пластическая деформация.

Диаграмма, приведенная на рисунке выше, является диаграммой условных напряжений, условность состоит в том, что все силы относились к первоначальной площади поперечного сечения образца; в действительности же при растяжении площадь поперечного сечения образца уменьшается. Если учитывать текущее значение площади поперечного сечения при определении напряжений, то получим диаграмму истинных напряжений.

Диаграмма истинных напряжений

Если в некоторый момент нагружения (точка А на рисунке «Характерные диаграммы растяжения») прекратить нагружение и снять нагрузку, то разгрузка образца пойдет по линии АВ, параллельной линейному участку диаграммы 0—1. При этом полная деформация в точке А равна:

ε =ε(е) + ε(р)

где ε(е) = σ/Е — упругая деформация, ε(р)— пластическая (остаточная деформация). Уравнение это справедливо для любой точки диаграммы.

Эффект Баушингера. После того как материал испытал воздействие осевого усилия одного знака (например, растяжение) в области пластических деформаций (σ>σт), сопротивляемость этого материала пластической деформации при действии сил другого знака (сжатие) понижается. Это явление носит название эффекта Баушингера.

При растяжении образца происходит не только увеличение его длины, но и уменьшение размеров поперечного сечения, т. е. в упругой области деформация в поперечном направлении ε’ = -με, где ε— деформация в продольном направлении, μ— коэффициент Пуассона. Для изотропных материалов значения коэффициента Пуассона находятся в пределах от 0 до 0,5 .

Характеристиками пластичности материала являются относительное удлинение δ и относительное сужение ψ при разрыве:

,где l0, А0 — длина рабочей части образца и площадь поперечного сечения до деформации; lк — длина рабочей части образца после разрыва; АК — конечная площадь поперечного сечения в шейке образца после разрыва.

По величине относительного удлинения δ при разрыве проводится разделение состояния материалов на пластичное и хрупкое. Материалы, имеющие к моменту разрушения достаточно большие значения δ>10%, относят к пластическим материалам;к хрупким относят материалы с относительным удлинением δ<3%.

Оценка пластических свойств материала может быть проведена по такой характеристике, как ударная вязкость, равная отношению работы, затрачиваемой на ударное разрушение образца [Дж или H·м] к площади поперечного сечения образца в месте концентратора, [м2 или см2].

Работа деформации W при разрушении образца может быть определена по диаграмме растяжения σ=f (ε). Так, если первоначальная длина образца l0, то работа деформации, совершаемая силой F на перемещении и:

где uк — перемещение в момент, предшествующий разрушению. Тогда по зависимости σ= F/A0=f (ε) и ε=u/l0, находим

где W1— площадь диаграммы деформирования (работа деформации на единицу объема материала).

Для сталей ударная вязкость 50—100 Н·м/см2. Материалы с ударной вязкостью менее 30 Н· м/см2относят к числу хрупких.

Некоторые пластичные материалы в районе площадки текучести обнаруживают особенность (например, титан), называемую «зубом текучести»; для таких материалов вводится понятие верхнего и нижнего предела текучести.

Экспериментальное изучение свойств материалов при сжатии проводится на коротких образцах с тем, чтобы исключить возможность искривления образца. Для пластичных материалов характер диаграммы σ=f (ε при сжатии примерно до возникновения текучести такой же, как и при растяжении. В процессе деформации сжатия образец укорачивается; при этом размеры поперечного сечения увеличиваются. Из-за трения между опорными плитами нагружающего устройства и торцевыми поверхностями образца он принимает бочкообразную форму. Для ряда пластичных материалов обнаружить напряжение, аналогичное временному сопротивлению при растяжении, не удается, так как образец сплющивается.

Хрупкие материалы проявляют значительно лучшую способность сопротивляться деформациям сжатия, чем деформациям растяжения; для них разрушающее напряжение при сжатии превышает предел прочности при растяжении в несколько раз. Разрушение хрупких материалов при сжатии происходит за счет образования трещин.

Источник