27.2 : Плотность энергии деформации

Понимание плотности энергии деформации в материалах при осевой нагрузке, имеет решающее значение для оценки их механического поведения и долговечности. Когда стержень подвергается такой нагрузке, он удлиняется и сохраняет энергию, известную как энергия деформации, в виде потенциальной энергии внутри материала. Эта энергия измеряется в единицах энергии на единицу объема.

В упругой области материала зависимость между напряжением и деформацией линейна и подчиняется закону Гука. Плотность энергии деформации в этой области рассчитывается по площади под кривой напряжение-деформация до предела упругости. Эта накопленная энергия подлежит восстановлению и называется модулем упругости, который показывает, сколько энергии материал может поглотить и при этом вернуться к своей первоначальной форме после разгрузки.

За пределом упругости материал ведет себя пластично, постоянно деформируясь. В этой пластической области при разгрузке можно восстановить только часть запасенной энергии; остальное теряется в виде тепла или используется при остаточной деформации. Полная энергия, которую материал может поглотить до разрушения, измеряется модулем ударной вязкости.

Это значение имеет решающее значение для применений, требующих высокой ударопрочности или пластичности, помогая при выборе материалов для конкретных применений и проектировании конструкций, способных выдерживать механические нагрузки.