Поле напряжений - Stress field
Поле напряжений является распределение внутренних сил в теле , что баланс данного набора внешних сил. Поля напряжений широко используются в гидродинамике и материаловедении . Учтите, что можно представить поля напряжений как напряжения, создаваемые добавлением к кристаллу дополнительной полуплоскости атомов . Связи явно растягиваются вокруг места дислокации, и это растяжение вызывает формирование поля напряжений. Атомные связи все дальше и дальше от центра дислокации все меньше и меньше растягиваются, поэтому поле напряжений рассеивается по мере увеличения расстояния от центра дислокации. Каждая дислокация в материале имеет связанное с ней поле напряжений. Создание этих полей напряжения является результатом того, что материал пытается рассеять механическую энергию, воздействующую на материал. По соглашению эти дислокации обозначаются как положительные или отрицательные, в зависимости от того, является ли поле напряжений дислокации в основном сжимающим или растягивающим.
Моделируя дислокации и их поля напряжений как положительные ( поле сжатия ) или как 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 укрепят материал. Если два равнозначно заряженных поля входят в контакт и ограничиваются определенной областью, необходима чрезмерная сила, чтобы преодолеть силы отталкивания, необходимые для того, чтобы вызвать движение дислокаций друг за другом. Если два противоположно заряженных поля соприкоснутся друг с другом, они сольются друг с другом, образуя излом. Пробежку можно смоделировать как потенциальную яму, удерживающую дислокации. Таким образом, требуется чрезмерная сила, чтобы раздвинуть дислокации. 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 могут быть созданы путем добавления в решетку атомов разного размера (упрочнение растворенного вещества). Если к решетке добавить атом меньшего размера, создается поле растягивающих напряжений. Атомные связи длиннее из-за меньшего радиуса растворенного атома. Точно так же, если к решетке добавляется атом большего размера, создается поле сжимающих напряжений. Атомные связи короче из-за большего радиуса растворенного атома. Поля напряжений, создаваемые добавлением растворенных атомов, образуют основу процесса упрочнения материалов, происходящего в сплавах .
дальнейшее чтение
- Арно Занг, Уве Стефанссон, Поле напряжений земной коры , Springer, 2010. Глава 1, Введение, стр. 1