The new science of strong materials

Рис
. 3.
Зависимость силы
,
действующей между двумя атомами
,
от расстояния между ними
.
При очень больших деформациях
-
скажем
5–10% -
от пропорциональности между напряжениями и деформациями не
остается и следа
.
Но обычно деформации не превышают
±1%,
а в этом диапазоне зависимость между напряжениями и
деформациями линейна
.
Кроме того
,
для малых деформаций процесс нагрузки и разгрузки обратим
,
то есть кусок
материала можно нагрузить и снять с него нагрузку тысячи и миллионы раз с одним и тем же результатом
.
Наглядный
пример этому
-
пружинка балансира в часах
,
которая повторяет этот процесс
18 000
раз в час
.
Такой тип поведения
твердого тела под нагрузкой называется упругим
.
Упругое поведение свойственно большинству технических материалов
,
хотя существуют и материалы с пластическим поведением
.
Наиболее ярко пластичность проявляется у таких веществ
,
как пластилин
,
оконная замазка
-
эти материалы не подчиняются закону Гука
:
после снятия внешних нагрузок их форма и
размеры не восстанавливаются
.
Вообще говоря
,
наука об упругости изучает напряжения и деформации в твердых телах
.
Не только во времена Гука
,
но
даже и совсем недавно мы мало знали об упругих свойствах материалов
.
В тех случаях
,
когда их деформации превышали
примерно
1%,
они либо разрушались
,
либо утрачивали упругие свойства
.
Поэтому кривая зависимости межатомной силы
от расстояния при больших смещениях атомов из положения равновесия
(
рис
. 3)
представляла главным образом
академический интерес
,
на практике больших напряжений достигнуть не удавалось
.
И лишь сравнительно недавно
появилась возможность растянуть очень прочные нитевидные кристаллы
-
усы
-
до деформаций от
3
до
6%.
Эти опыты
подтвердили
,
что закон Гука не всегда верен
.
Зависимость напряжения от деформации на графике отклоняется от прямой
линии и следует кривой межатомной силы
,
которая была рассчитана ранее физиками
-
теоретиками
.
На рис
. 4
показана
такая кривая для кремниевого уса
,
деформированного более чем на
3%.

---

VIVOS VOCO: 
Дж
. 
Гордон
, «
Почему
мы
не
проваливаемся
сквозь
пол
» -