The new science of strong materials

Часть
1
http://vivovoco.rsl.ru/VV/PAPERS/TECHNICS/GORDON.1/PART01.HTM
Рис
. 2.
Сравнение напряжений
,
установленных экспериментально с помощью дифракции рентгеновских лучей
(
методом двух
экспозиций
),
с расчетными напряжениями
,
вычисленными по кривизне изогнутой балки
(
отожженная малоуглеродистая сталь
).
Белый кружок
-
данные экспериментатора
A,
черный
-
экспериментаторов
B
и
C.
Напряжения и деформации
,
что это
?
Все эти рассуждения подводят нас к понятиям
"
напряжение
"
и
"
деформация
".
Когда мы говорили о силах
,
то имели в
виду полные величины сил
,
действующих на тело
.
Такой силой мог быть любой груз
.
Когда мы говорили о смещении под
нагрузкой
,
то имели в виду полные смещения независимо от размеров объекта
,
будь он большим или малым
.
Однако все
это не позволяет нам сравнивать большой объект под большой нагрузкой с малым объектом под меньшей нагрузкой
.
Например
,
если из стали одного сорта изготовить крошечную деталь пишущей машинки и корпус воздушного лайнера
,
то
какие характеристики этого материала
,
работающего в столь различных условиях
,
можно было бы сравнивать
?
Без ответа
на этот вопрос мы не можем продолжать разговор о материалах и конструкциях
.
Нужные нам величины называются
напряжением и деформацией
.
Напряжение
-
это нагрузка
,
отнесенная к единице площади
,
то есть
s
=
P/F,
где
s
-
напряжение
,
Р
-
нагрузка
,
F
-
площадь
.
Приведенная формула также повседневна
,
как и привычные всем
выражения
"
килограмм масла стоит
3
рубля
"
или
"
машина проходит
10
километров на одном литре бензина
".
Следовательно
,
если мы снова возьмем кирпич с поперечным сечением
25
ґ
12
см
,
то есть площадью сечения
300 
см
2
,
и я
наступлю на него
,
приложив к нему силу своего веса
75 
кг
,
то сжимающее напряжение
,
которое я вызову в кирпиче
,
будет
s
=
P/F
= 75/300 = 0,25 
кг
/
см
2
Точно так же
,
если кирпичная опора моста имеет поперечное сечение
10
ґ
5
м и на мост въезжает локомотив весом в
125
т
,
то сжимающее напряжение в кирпичной кладке будет около
0,25 
кг
/
см
2
.
Теперь мы с полной определенностью можем
сказать
,
что в обоих случаях напряжения в кирпиче примерно одинаковы
,
и если одна конструкция не разрушается
,
то
,
по
-
видимому
,
не разрушится и другая
.
Что касается кирпичей
,
то их молекулы поджимаются одна к другой одинаковыми
силами
,
хотя вес локомотива и вес моего тела совершенно различны
.
Очевидно
,
что инженера должны интересовать
именно такие величины
.
Напряжение может быть выражено в килограммах на квадратный миллиметр
(
кг
/
мм
2
),
килограммах на квадратный
сантиметр
(
кг
/
см
2
),
ньютонах на квадратный метр
(
Н
/
м
2
)
или других подобных единицах
.
*
В
1969 
году Международным комитетом мер и весов для измерения величины напряжения была принята единица
"
паскаль
". (
Па
).
Паскаль
-
давление
,
вызываемое силой
1
Н
(
ньютон
),
равномерно распределенной по поверхности площадью
1 
м
2
-