Внутрішнє тертя (у твердих тілах)
 
а б в г д е ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ъ ы ь э ю я
 

Внутрішнє тертя (у твердих тілах)

Внутрішнє тертя в твердих тілах, властивість твердих тіл необоротний перетворювати на теплоту механічну енергію, повідомлену тілу в процесі його деформації. Ст т. пов'язано з двома різними групами явищ — непружністю і пластичною деформацією.

  Непружністю є відхилення від властивостей пружності при деформації тіла в умовах, коли залишкові деформації практично відсутні. При деформації з кінцевою швидкістю в телі виникає відхилення від теплової рівноваги. Наприклад, при вигині рівномірно нагрітої тонкої пластинки, матеріал якої розширюється при нагріванні, розтягнуті волокна охолодяться, стислі — нагріються, унаслідок чого виникне поперечний перепад температури, тобто пружну деформацію викличе порушення теплової рівноваги. Подальше вирівнювання температури шляхом теплопровідності є процесом, що супроводжується необоротним переходом частини пружної енергії в теплову. Цим пояснюється спостережуване на досвіді загасання вільних вигинистих коливань пластинки —так званий термопружний ефект . Такий процес відновлення порушеної рівноваги називається релаксацією .

загрузка...

  При пружній деформації сплаву з рівномірним розподілом атомів різних компонентів може статися перерозподіл атомів в речовині, пов'язаний з відмінністю їх розмірів. Відновлення рівноважного розподілу атомів дорогою дифузіями також є релаксаційний процес. Проявами непружних, або релаксаційних, властивостей, окрім згаданих, є пружне післядія в чистих металах і сплавах, пружний гістерезис і ін.

  Деформація, що виникає в пружному телі, залежить не лише від прикладених до нього зовнішніх механічних сил, але і від температури тіла, його хімічного складу, зовнішніх магнітних і електричних полів (магніто- і електрострикція), величини зерна і т.д. Це приводить до різноманіття релаксаційних явищ, кожне з яких вносить свій вклад у Ст т. Якщо в телі одночасно відбувається декілька релаксаційних процесів, кожен з яких можна характеризувати своїм часом релаксації t i , те сукупність всіх часів релаксації окремих релаксаційних процесів утворює так званий релаксаційний спектр даного матеріалу ( мал. ), що характеризує даний матеріал за даних умов; кожне структурна зміна в зразку міняє релаксаційний спектр.

  Як методи виміру Ст т. застосовуються: вивчення загасання вільних коливань (подовжніх, поперечних, крутільних, вигинистих); вивчення резонансної кривої для вимушених коливань ; відносне розсіяння пружної енергії за один період коливань. Вивчення Ст т. твердих тіл є новим швидко галузь фізики твердого тіла, що розвивається, є джерелом важливих відомостей про процеси, що виникають в твердих тілах, зокрема в чистих металах і сплавах, підданих різним механічним і тепловим обробкам.

  Ст т. при пластичній деформації. Якщо сили, що діють на тверде тіло, перевершують межу пружності і виникає пластична течія, то можна говорити про квазів'язкий опір течії (по аналогії з в'язкою рідиною). Механізм Ст т. при пластичній деформації істотно відрізняється від механізму Ст т. при непружності (див. Пластичність, Повзучість ). Відмінність в механізмах розсіяння енергії визначає і різницю в значеннях в'язкості, що відрізняються на 5—7 порядків (в'язкість пластичної течії, що досягає величин 10 13 —10 8 н · сек/м 2 , завжди значно вище за в'язкість, що обчислюється з пружних коливань і рівної 10 7 , — 10 8 н · сек/м 2 ). У міру зростання амплітуди пружних коливань все велику роль в загасанні цих коливань починають грати пластичні зрушення, і величина в'язкості зростає, наближаючись до значень пластичної в'язкості.

  Літ.: Новік А. С., Внутрішнє тертя в металах, в кн.: Успіхи фізики металів. Сб. статей, пер.(переведення) з англ.(англійський), ч. 1, М., 1956; Пісникують Ст С., Релаксаційні явища в металах і сплавах, підданих деформації, «Успіхи фізичних наук», 1954, т. 53, ст 1, с. 87; його ж, Температурна залежність внутрішнього тертя чистих металів і сплавів, там же, 1958, т. 66, ст 1, с. 43.

Приклад релаксаційного спектру твердого тіла, обумовленого різними релаксаційними процесами.