Поле напряжений

Поле напряжений – это распределение внутренних сил в теле, которые уравновешивают заданный набор внешних сил. Поля напряжений широко используются в гидродинамике и материаловедении .Учтите, что поля напряжений можно представить как напряжения, дополнительной полуплоскости атомов создаваемые добавлением к кристаллу . Связи явно растянуты вокруг места дислокации , и это растяжение вызывает формирование поля напряжений. Атомные связи все дальше от центра дислокации растягиваются все меньше, поэтому поле напряжений диссипирует по мере удаления от центра дислокации. Каждая дислокация внутри материала имеет связанное с ней поле напряжений. Создание этих полей напряжений является результатом того, что материал пытается рассеять механическую энергию, воздействующую на материал. Условно эти дислокации обозначаются как положительные или отрицательные в зависимости от того, является ли поле напряжений дислокации преимущественно сжимающим или растягивающим.

Моделируя дислокации и их поля напряжений как положительные ( поле сжатия ) или отрицательные ( поле растяжения ) заряды, мы можем понять, как дислокации взаимодействуют друг с другом в решетке. Если два одинаковых поля соприкоснутся друг с другом, они будут отталкиваться друг от друга. С другой стороны, если два противоположных заряда соприкоснутся друг с другом, они будут притягиваться друг к другу. Эти два взаимодействия по-разному укрепляют материал. Если два эквивалентно заряженных поля вступают в контакт и ограничены определенной областью, необходима чрезмерная сила, чтобы преодолеть силы отталкивания, необходимые для того, чтобы вызвать движение дислокаций мимо друг друга. Если два противоположно заряженных поля вступят в контакт друг с другом, они сольются друг с другом, образуя неровности. Уступ можно смоделировать как потенциальную яму, улавливающую дислокации. Таким образом, чтобы раздвинуть дислокации, необходима чрезмерная сила. Поскольку движение дислокаций является основным механизмом пластической деформации, увеличение напряжения, необходимого для перемещения дислокаций, напрямую увеличивает предел текучести материала.

Теория полей напряжений может быть применена к различным механизмам упрочнения материалов. Поля напряжений можно создать путем добавления в решетку атомов разного размера (усиление растворенного вещества). Если к решетке добавляется атом меньшего размера, создается поле растягивающих напряжений. Атомные связи длиннее из-за меньшего радиуса атома растворенного вещества. Аналогично, если к решетке добавляется атом большего размера, создается поле сжимающих напряжений. Атомные связи короче из-за большего радиуса атома растворенного вещества. Поля напряжений, создаваемые добавлением атомов растворенного вещества, составляют основу процесса упрочнения материала, происходящего в сплавах .

Дальнейшее чтение

• Арно Занг, Уве Стефанссон, Поле напряжений земной коры , Springer, 2010. Глава 1, Введение, стр. 1.