Verhaltensgesetz

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Die in den Materialwissenschaften und insbesondere in der Kontinuumsmechanik untersuchten Verhaltensgesetze der Materie zielen darauf ab, das Verhalten von Flüssigkeiten oder Festkörpern durch empirische Gesetze während ihrer Verformung zu modellieren .

Einfache Modelle

Die folgenden Modelle wurden absichtlich vereinfacht, um die Grundkonzepte zu verstehen.

Elastische Verformung

Der einfachste Fall einer elastischen Verformung ist , dass die Schraubenfeder mäßig in seiner Achse, in der Dehnung oder Kompression belastet; in diesem Fall ist die Kraft proportional zur relativen Dehnung, dh zu einer Dimension:

F = k & Dgr; l

wobei k das ist Steifigkeitskonstante der Feder und Δ L ist die Variation in der Länge (endgültige Länge minus ursprüngliche Länge).

Wenn wir zu Werten zurückkehren, die von den Dimensionen des Raumes unabhängig sind, erhalten wir das Hookesche Gesetz  :

σ = E ε

oder :

Plastische Verformung

Die plastische Verformung kann wie eine feste Reibung modelliert werden: Es gibt einen Widerstand gegen die Verformung, aber die Verformung ist endgültig. Plastische Dehnung ist immer mit elastischer Dehnung verbunden. Wenn wir beispielsweise eine Feder betrachten, verformt sie sich, wenn eine Zugkraft auf sie ausgeübt wird, die über ihre elastische Dehnungskapazität hinausgeht.

Das Modell entspricht der Addition einer konstanten Kraft, wenn der Schlupf stattfindet, mit einer anfänglichen Abnahme zu Beginn des Schlupfes (die dynamische Reibungskraft ist geringer als die maximale statische Reibungskraft, vgl. Coulombsches Gesetz ). Es wird angemerkt, dass die Form der Kurve nicht die einer herkömmlichen Zugkurve ist (der Kunststoffteil ist normalerweise nach unten gekrümmt), daher ist dieses empirische Modell nicht perfekt.

In Kristallen entspricht die plastische Verformung einer Umlagerung von Atomen aufgrund der Bewegung linearer Defekte, die als Versetzungen bezeichnet werden .

Kriech- und Stressentspannung

Das Phänomen der irreversiblen Verformung, das unter dem Einfluss einer konstanten Spannung mit der Zeit zunimmt, wird als Kriechen eines Materials bezeichnet .

Die Kriechrate steigt im Allgemeinen mit steigender Temperatur des Materials.

Kriechen kann wie ein Auto-Federungsdämpfer als Flüssigkeitsreibung modelliert werden. Kriechen ist wie bei der plastischen Verformung immer mit einer elastischen Verformung verbunden. Wir können Kriechen als „Verzögerung der Verformung“ betrachten: Wenn wir eine Verformung auferlegen (Fall eines Spannungsrelaxationsexperiments ), haben wir zuerst eine elastische Reaktion, dann nimmt die Kraft ab, obwohl die Verformung konstant gehalten wird.

In Kristallen, Kriechen ist ein Phänomen , die Einbeziehung Diffusion von Punktdefekten , offenen Stellen , wodurch Versetzungen steigen oder Korngrenzen zu Schlupf .

Modelle näher an der Realität

Anmerkungen und Referenzen

Keiner

Siehe auch

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