Расширение петли гистерезиса при циклическом кручении
Петля механического гистерезиса характеризует зависимость между моментом (или напряжением) и углом поворота (или деформацией) в материале при циклическом кручении. Расширение петли указывает на увеличение внутреннего энергорассеяния в материале при циклическом нагружении.
Основные причины расширения петли гистерезиса:
Усталостные явления: Повторяющееся нагружение приводит к накоплению микродефектов и трещин в материале, что увеличивает его пластическую деформацию и, соответственно, ширину петли.
Структурные изменения: При многократном нагружении в металлах, например, происходят изменения дислокационной структуры, что может создавать дополнительные механизмы сопротивления деформации.
Температурные эффекты: Повышение температуры может уменьшить внутренние напряжения, способствуя увеличению пластичности и расширению петли.
Скорость нагружения: Более высокая скорость приложения нагрузки обычно ведет к большему рассеиванию энергии из-за вязкоупругих свойств материала, что также увеличивает ширину петли.
Пример анализа формулы:
Допустим, отношением напряжения к деформации $\sigma/\varepsilon$, определяется жесткость, а при циклическом нагружении эта жесткость изменяется, что можно выразить формулой:
$$ E = \frac{\sigma}{\varepsilon} $$
Модуль упругости $E$ изменяется, если одна и та же нагрузка вызывает больший угол поворота (или деформации) при каждом следующем цикле, что связано с изменением внутренних свойств материала.
Таким образом, петля гистерезиса расширяется по мере того, как материал становится более слабоупругим или проявляет усиленную пластичность при циклической нагрузке.
Категория: Физика
Теги: механика, материалы, гистерезис, кручение