Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Каро К. -> "Механика кровообращения" -> 44

Механика кровообращения - Каро К.

Каро К., Педли Т., Шротер Р., Сид У. Механика кровообращения — М.: Мир, 1978. — 624 c.
Скачать (прямая ссылка): mehanikakrovoobrasheniya1978.djvu
Предыдущая << 1 .. 38 39 40 41 42 43 < 44 > 45 46 47 48 49 50 .. 258 >> Следующая

приходящееся на единицу длины 1'/10 (эта величина обычно называется продольной деформацией е), пропорционально натяжению Т в проволоке, деленному на начальную площадь поперечного сечения Л0. Чтобы определить натяжение в проволоке, мысленно разобьем ее сечением С на две части, как это показано на рис. 7Д.Л,
Суммарная направленная вниз сила, с которой часть проволоки, лежащая ниже сечения, действует на часть проволоки, расположенную выше С, и называется натяжением Т. Согласно третьему закону Ньютона, направленная вверх сила, с которой верхняя часть проволоки действует на ее нижнюю часть, по абсолютной величине также равна Т. Кроме того, если рассмотреть баланс сил, действующих на нижнюю часть проволоки, то мы увидим, что Т должно быть равно сумме веса груза W, подвешенного к нижнему концу проволоки, и собственного веса нижней части проволоки. В большинстве подобных экспериментов можно пренебречь весом проволоки по сравнению с W, так что натяжение Т оказывается равным W. Этот результат остается справедливым при любом положении сечения С, и поэтому мы приходим к выводу, что натяжение Т одинаково во всех точках по длине проволоки. Как можно видеть, натяжение, приходящееся на единичную площадь, Т/Ао, имеет смысл напряжения (разд. 4.1); в действительности оно и является продольным нормальным напряжением, существующим в любом поперечном сечении проволоки.
Если бы эксперименты Гука с металлической проволокой проводились для максимально широкого диапазона прикладываемых нагрузок, то график зависимости напряжения от деформации имел бы вид, показанный на рис. 7.1, В (предполагается, что эксперимент проводится статически, т. е. в момент измерения деформации проволока неподвижна). Первая часть кривой вплоть до точки А линейна. Это означает, что, пока прикладываемые напряжения не превышают SA, остается справедливым закон Гука, и, кроме того, деформация уменьшается практически до нуля, когда до нуля уменьшается напряжение. В этом диапазоне напряжений материал является линейно-упругим.
Если напряжение превышает Sa, кривая «напряжение — деформация» становится нелинейной. При уменьшении напряжения до нуля наблюдается необратимая остаточная деформация1); иными словами, деформация не возвращается к нулю (штриховая линия на рис. 7.1, В). Подобное поведение указывает, что произошло некоторое течение материала. Напряжение Sa, выше которого наблюдается течение, называют пределом текучести, а само течение материала — пластической деформацией. Пластические деформации необратимы; это означает, что они сопровождаются частичным разрушением структуры молекулярной решетки исследуемого материала.
При дальнейшем увеличении напряжения пластическая деформация продолжается до тех пор, пока материал не разрушится (точка, отмеченная на графике буквой С). После того как достиг-
’) Для ряда материалов остаточных деформаций нет и за пределами линейного участка кривой напряжение — деформация (см. рис. 7.Б); материал в этом Случае называют нелинейно-упругим. — Прим. ред.
нуто максимальное значение приложенного напряжения Sb, материал продолжает течь, даже если напряжение несколько уменьшить. Дело в том, что в этом диапазоне деформаций наблюдается быстрое уменьшение площади поперечного сечения некоторых участков проволоки (образование «шеек»; рис. 7.1,Г), так что напряжение, измеренное как натяжение, деленное на площадь исходного поперечного сечения, уже не отражает достаточно хорошо истинное напряжение в этих местах, т. е. натяжение, деленное на истинную площадь сечения образца. Истинное напряжение в местах, где площадь минимальна, продолжает расти при движении точки на графике от В к С.
Приведенное выше описание чрезвычайно упрощено. В действительности, если напряжение, лежащее в диапазоне упругости (т. е. меньшее, чем SA), поддерживать очень долго (для стальных проволок несколько дней), то окажется, что деформация очень медленно нарастает. Это означает, что происходит медленное течение материала. Если затем снять нагрузку, то деформация не уменьшится строго до нуля, а будет составлять небольшую величину, определяемую интенсивностью имевшего место течения. Подобное явление носит название ползучести. Оно отличается от пластического течения тем, что является обратимым: если длительное время прикладывать сжимающие напряжения, будет наблюдаться обратное медленное течение, и при определенных условиях можно добиться того, что деформация в отсутствие напряжения снова станет нулевой. Ползучесть не приводит к необратимым разрушениям молекулярной структуры материала, как это имеет место при пластическом течении. В случае ползучести относительное движение соседних молекул напоминает движение молекул вязкой жидкости и направление его можно изменить путем обращения приложенного напряжения. Как и течение вязкой жидкости, ползучесть сопровождается диссипацией механической энергии. С ползучестью тесно связано явление, наблюдающееся в том случае, когда длительное время поддерживают не напряжение, а постоянное удлинение: оказывается, что необходимое для этого напряжение медленно уменьшается от своего первоначального, обусловленного упругостью уровня. Указанное явление носит название релаксации напряжения. Ползучесть и релаксация напряжения являются примерами того, что называется вязкоупругим поведением. Тот факт, что каждый материал в той или иной степени является вязкоупругим, означает, что идеально упругих материалов в том смысле, в каком было дано определение этому понятию, не существует. Однако для очень многих материалов, таких, как сталь, камень или бетон, деформация ползучести, которая наблюдается за представляющие интерес промежутки времени, пренебрежимо мала, и их можно считать чисто упругими в широком диапазоне прикладываемых напряжений. Как мы уви' дим далее, стенки кровеносных сосудов являются вязкоупругими,
Предыдущая << 1 .. 38 39 40 41 42 43 < 44 > 45 46 47 48 49 50 .. 258 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed