Структуры рудных полей и месторождений - Старостин В.И.
ISBN 5-211-04522-Х
Скачать (прямая ссылка):
Хрупкие в условиях поверхности известняки, попавшие, например, на больших глубинах в условия высоких давлений и температур, способны деформироваться пластически, а их прочность на сжатие и растяжение возрастает. Экспериментально было показано, что некоторые разновидности этих пород при литостатических давлениях, отвечающих глубинам 35 км, могут быть сжаты на 50% без разрушения, а их предел прочности на сжатие и растяжение повышается более чем в пять раз.
Также на основе экспериментов доказано, что пластические деформации горных пород облегчаются в присутствии в них га-зово-жидкой фазы. Это явление объясняется важной ролью процессов перекристаллизации горной породы, протекающих с изменением или без изменения их минерального состава.
Рис. 3.3. График зависимости между усилием, приложенным к стальному стержню, и его де-
формацией
б
Ul
F — величина усилия; AL — приращение длины стержня; OA — упругая деформация (деформация прямо пропорциональна величине усилия); А — предел пропорциональности, отвечающий силе F,; F2 — усилие, отвечающее пределу упругости; AB — удлинение без изменения усилия («текучесть»); С — предел прочности; F3 — соответствующее ему усилие; D — раз-
рыв образца
Соотношение упругой и остаточной деформации, приводящей к разрушению тела, демонстрирует известная кривая, выражающая зависимость между деформацией стального стержня и вызывающей ее силой (рис. 3.3).
На этой кривой отрезок OA свидетельствует о наличии прямой пропорциональности между деформацией и вызвавшей ее силой. Точка А на графике отвечает пределу пропорциональности. Таким образом, в этом интервале выполняется закон Гука. По мере возрастания деформирующих усилий до их значения F1 длина образца возрастает, но это приращение длины снимается после снятия нагрузки. Начиная с некоторого значения F2, очень близкого F1 и получившего название предела упругости, наряду с упругой проявляется и остаточная деформация. При этом после снятия силы первоначальное состояние образца уже не восстановится.
На отрезке AB удлинение образца (т.е. деформация) возрастает без изменения силы, а на отрезке ВС она растет при небольшом росте усилия. Значение силы F3, отвечающее точке С, соответствует пределу прочности.
После этого до точки D имеет место пластическая деформация образца без разрыва, а в точке D происходит разрушение (разрыв) образца.
Плоские и объемные деформации. Деформации разделяются на плоские, или двуосные, и объемные, или трехосные. При объемной деформации изменение формы тела происходит по трем направлениям (осям), поэтому выразить такую деформацию можно в виде трех ее главных осей в трехосной системе координат (рис. 3.4, А). Направлению наибольшего растяжения отвечает длинная ось А, направлению сжатия (наименьшего растяжения) соответствует короткая ось С, а В — средняя ось. Если деформации подвергается кубик с ребром а, то в общем виде его дефор-
Рис. 3.4. Деформация твердого изотропного тела: А — объемная, или трехосная; Б — плоская, или двухосная
мация может быть выражена следующим образом: А > В > С, где
С< а.
При плоской (двухосной) деформации изменение первоначального состояния тела происходит только по двум осям (т.е. в одной плоскости). Деформацию в этом случае можно выразить в виде двух отрезков А и С в двухосной системе координат (рис. 3.4, Б). Ось В при этом остается равной первоначальной длине ребра куба, и соотношение осей деформации примет вид: А > а > С, B = а.
Оценка величины деформации. При всякой однородной деформации имеет место изменение расстояний между материальными точками в пределах тела. Мерой изменения расстояния между точками MhN, т.е. мерой удлинения в некотором направлении, обычно является отношение
с= M2N2 - M1N, M1N1 '
где M1N1 — начальное расстояние между двумя точками, M2N2 — расстояние между теми же точками в конце процесса деформации. Это отношение получило название условной относительной деформации. Оно может использоваться как при малых, так и при значительных удлинениях (є>0,1), которые называются конечными. Естественно, для характеристики результатов деформации нам необходимо рассчитать относительные удлинения по трем направлениям, отвечающим трем осям эллипсоида деформации, о чем будет сказано ниже.
3.2. НАПРЯЖЕНИЕ
При рассмотрении деформаций чаще говорят не о силе, а о напряжении, которое вызывает деформацию, т.е. о величине силы, приходящейся на единицу площади сечения, на которое оно действует. Напряжение в данной точке тела на заданной
Рис. 3.5. Нормальная и тангенциальная (касательная, скалывающая) компоненты вектора напряжения, действующего на элементарной площадке. Ориентировка элементарной площадки задается единичным вектором п, нормальным к площадке
площадке (в заданном сечении) является векторной величиной. Этот вектор в общем случае может быть ориентирован к элементарной площадке под некоторым углом, отличным от прямого (рис, 3,5, А), Поэтому его удобно разложить на две составляющие (рис. 3.5, Б), одна из которых перпендикулярна плоскости сечения и называется нормальным напряжением (а), а другая лежит в этой плоскости и называется касательным, или скалывающим, напряжением (т).
