Treść książki
Przejdź do opcji czytnikaPrzejdź do nawigacjiPrzejdź do informacjiPrzejdź do stopki
2Strukturalnewłaściwościmaterii
2.1.3.
IZOTROPIAIANIZOTROPIA–ICH
ZNACZENIEWBUDOWIE
IWŁAŚCIWOŚCIACHFAZSTAŁYCH
odkształcającymciałozjegowzględnymodkształce-
niemspowodowanymnaprężeniem.Przykłademtakich
zależnościjestprawoHooke’awzakresieodkształceń
sprężystychciała.Ciałowkształciewalcaopromieniu
przekrojurorazdługościlpoddanejestdziałaniusił
przeciwnieskierowanychowartościF(ryc.2.2).
Początkowadługośćciałatol
o,apoprzyłożeniusiły
prętwydłużasiędodługościl.Odkształceniewzględne
dlaciałazdefiniujemyjako
nie(σ)wcielepodwpływemsiłyF:
'l
l
o
1
ll
-
l
o
o
,natomiastnapręże-
V
1
F
S
1
S
F
r2
,gdzie
Sjestpolemprzekrojupoprzecznegopręta.Wtakim
przypadkuprawoHooke’amożnaprzedstawićwpostaci
V
1E
',
l
gdzieEjestmodułemYounga.ModułYounga
lo
stanowijedenzparametrówmechanicznychciała,który
określa,jakzachowujesięciało,gdysądoniegoprzyło-
żonezewnętrznesiły.Prawotojestspełnionewzakresie
odkształceńsprężystych,dlaktórychpousunięciuze-
wnętrznejsiłyciałowracadopoprzedniejdługości.Na
rycinie2.3przedstawionazostałazależnośćnaprężenia
wcieleodjegowzględnegoodkształceniia.Nakrzy-
wejnaprężeniowo-odkształceniowej(ryc.2.3)możemy
Analizującbudowęiwłaściwościciałstałych,można
wyróżnićciałaouporządkowanejstrukturze,tzw.ciała
krystaliczne,orazciałaobrakuuporządkowaniaczą-
steczek,tzw.ciałaamorficzne.Dlaciałkrystalicznych
wzależnościodtypucząsteczektworzącychciałaoraz
wiązańmiędzycząsteczkamimożnawskazaćróżnespo-
sobyrozkładucząsteczekwcielestałym,charakteryzo-
wanepoprzezsiecikrystaliczne.Podstawowestruktury
siecikrystalicznejtokomórkasieciorazpłaszczyzny
sieciowe.Komórkasiecitominimalnastrukturawsieci
krystalicznej,którajestperiodyczniepowielanawcałej
sieci.Natomiastpłaszczyznasieciowajestpłaszczyzną
zatomamiciałaułożonymiwregularnymporządku.
Ztegowzględuistniejąróżnesymetrierozkładuatomów
wprzestrzeni.Wprzypadkutakiegorozkładucząste-
czek,żeniezależnieodkierunkubadaniawłaściwości
danegociałasąjednakowe,mówimyoizotropiianali-
zowanychwłaściwościbadanegociała.Wprzypadkuzaś
gdyzmierzonewłaściwościzależąodkierunkupomiaru,
wktórymprzykładanesąnp.siłyodkształcające,mówi-
myoanizotropiibadanegociała,adokładniejoanizo-
tropiimierzonychwielkościfizycznych(np.mechanicz-
nychczyelektrycznych)dladanegociała.
Ciałakrystalicznecechująsiędobrzeokreślonągrani-
cąmiędzyfazamistałąaciekłą.Wprzypadkutopnienia
ciałakrystalicznegotemperaturatopnieniamaustaloną
wartość,natomiastwprzypadkuciałaamorficznegowy-
różnićmożnaprzedziałtemperatur,wktórymzachodzi
procestopnienia,zrównoczesnympodwyższaniemsię
temperaturyfaz.Tenzakrestemperaturnazywanyjest
teżobszaremmięknięcia,zewzględunato,żeprzy
wzrościetemperaturyciałaamorficznegowtrakcietop-
nienia,rozluźnieniewiązańmiędzymolekularnychsta-
jesięprzyczynąłatwiejszegoodkształcaniaciałaprzez
przyłożonezewnętrznesiły.
F
r
l
o
∆l
F
Rycina2.2.Prętwkształciewalcaopoczątkowejdługościl
o
ipromieniuprzekrojupoprzecznegorpoddanyodkształceniu
podwpływemsiłyFoΔl.
σ
0
A
B
C
D
E
∆l
l
o
2.1.4.
WŁAŚCIWOŚCIMECHANICZNECIAŁ
STAŁYCH
Ciałastałepoddanedziałaniusiłzewnętrznychulegają
odkształceniom.Sposóbodkształcaniasięciałazależyod
jegowłaściwościmechanicznych.Ponadtoważnympa-
rametremdlaciałstałychjestwytrzymałość,określona
przezmaksymalnesiły(naprężenia)powodująceznisz-
czenieciągłościstrukturyciała.Zewzględunasposób
przyłożeniasiłwyróżniamynaprężeniaściskającebądź
rozciągająceoraznaprężeniaścinające.Parametryme-
chaniczneokreślającewłaściwościmechaniczneciała
podczastakichodkształceńsąwspółczynnikamiwiążą-
cymizesobąwzględneodkształcenieznaprężeniempo-
jawiającymsięwodkształcanymcielebądźnaprężeniem
Rycina2.3.Zależnośćnaprężeniawpręcie(σ=F/S)jako
funkcjawzględnegoodkształceniapręta.
25
