Закон Гука определяет линейно-упругую связь между напряжением и деформацией.

Сталь ведет себя очень похоже на линейно-упругий материал, точно следуя закону Гука. Это, однако, показывает неэластичное поведение, такое как расслабление. Релаксация - это поведение, при котором член, находящийся под постоянным напряжением, со временем изменяет (и уменьшает) напряжение.

Мой вопрос: это пластика для релаксации? Если бы расслабленного члена освободили, как бы он себя вел? Будет ли он идти по пути, определяемому его модулем упругости? Если это так, то это закончится пластической деформацией, нет? В конце концов, когда он подчеркнут, участник достигнет . После расслабления он достигнет . После освобождения он должен достигнуть , что подразумевает в и начиная с , что подразумевает ненулевой .$\left(\sigma_1, \epsilon_1\right)$$\left(\sigma_2, \epsilon_1\right)$$\sigma =0$$\epsilon = \epsilon_1 - \dfrac{\sigma_2}{E}$$\sigma_2 <\sigma_1$$\epsilon$

Или есть какое-то другое поведение? Изменяется ли модуль упругости, чтобы обеспечить возврат без пластических деформаций?

Короче говоря, да, релаксация, вероятно, должна рассматриваться как пластическая деформация, поскольку пластическая деформация определяется как невосстановимая деформация при снятии приложенных напряжений.

Определения Объяснение

Предположим, у вас есть образец какого-то материала, в данном случае стали, и вы хотите приложить нагрузку в течение длительного периода времени, достаточного для того, чтобы произошло заметное расслабление. Нагрузка недостаточна для выхода из упругого режима. Сразу после приложения нагрузки, но до начала релаксации, деформация материала из-за нагрузки равна . Если нагрузка немедленно снимается, снова перед продолжением релаксации все восстанавливается, и стальной материал возвращается к своей первоначальной форме. ε $\varepsilon_{0}$$\varepsilon_{0}$

Если вместо этого материал испытывает нагрузку достаточно долго, чтобы можно было расслабиться, и нагрузка снимается, товосстанавливается. В результате не весь штамм восстанавливается. Следовательно, должно быть неустранимым штамм из из - за релаксации. Поэтому по определению релаксация - это пластическая деформация.| ε 0 - ε 1 | > $|\varepsilon_{1}|<|\varepsilon_{0}|$$|\varepsilon_{0}-\varepsilon_{1}|>0$

Термодинамическое и кинетическое объяснение

Если этого определения недостаточно, мы также можем взглянуть на это с термодинамической и кинетической точки зрения. Предположим, что на данный момент сталь представляет собой монокристалл чистого железа. Упругая деформация хранит энергию в кристаллической решетке. Поскольку энергия выше, чем ее состояние покоя, есть свободная энергия, доступная для работы, и, таким образом, движущая сила для реорганизации атомов в кристаллической решетке. Есть также точечные дефекты в решетке в виде вакансий или отсутствующих атомов. Случайные флуктуации заставляют соседние атомы заполнять вакансии, в результате чего вакансии перемещаются вокруг решетки. Вакансии предоставляют средства для реорганизации атомов.

Отметим, что если деформация не является изотропной (то есть не является чисто гидростатической), то поле деформации решетки делает вакансии несколько больше в направлениях растяжения-растяжения, чем в направлениях растяжения-сжатия. В результате энергетический барьер для движения в направлениях растяжения будет ниже, чем в направлениях сжатия. Подумайте об атомах, выдавливаемых между соседями по направлению сжатия вдоль направлений растяжения. Таким образом, в кристалле будет чистый поток атомов, причем атомы будут стремиться двигаться от направлений высокого сжатия к направлениям высокого напряжения. Общий долгосрочный эффект заключается в расширении кристалла в направлениях растяжения и сокращении кристалла в направлениях сжатия, что приводит к невосстановимой деформации, Те же эффекты происходят с несколькими зернами, за исключением того, что механика осложняется наличием границ зерен и изменяющейся ориентации кристаллов. Те же самые эффекты также происходят с присутствием промежуточных атомов, таких как углерод, и они, вероятно, оказывают незначительное влияние на движение вакансий, поскольку они не мешают (хотя я не уверен на 100% в этой части, см. Примечание ниже).

Вышесказанное является наиболее вероятной теорией, основанной на теориях потока вакансий и миграции границ зерен из-за тепловых напряжений (например, ползучести и роста зерен) и дислокационного движения, которые наблюдались непосредственно. Однако, насколько мне известно, описанное поведение для релаксации не наблюдалось непосредственно (т.е. с помощью туннельного электронного микроскопа).

Заметка

* Внутренние атомы будут иметь меньшую энергию в промежуточных точках, выровненных по направлениям растяжения, так как эти узлы немного увеличены в объеме. Это связано с неупругой деформацией и образованием мартенсита, но может или не может оказывать влияние на релаксацию. Однако стоит отметить, что чисто осевая деформация может вызывать анизотропные свойства в стали.