BIẾN DẠNG DẺO VÀ CƠ TÍNH CỦA VẬT LIỆU

CHỈÅNG 4 : BIÃÚN DẢNG DO V CÅ TÊNH
CA VÁÛT LIÃÛU

Âäúi våïi cạc váût liãûu, âàûc biãût l váût liãûu kim loải, cạc bạn thnh pháøm âỉåüc cung
cáúp dỉåïi dảng dáy, thanh, táúm, lạ....nhåì quạ trçnh biãún dảng do (cạn) ráút thûn tiãûn cho
viãûc sỉí dủng. Trong sn xút cå khê thỉåìng dng rn âãø tảo phäi cho sn pháøm trỉåïc khi
gia cäng càõt gt. Vç váûy kho sạt biãún dảng do giụp cho chụng ta hiãøu r bn cháút v cạc
âàûc trỉng cå tênh, cạc biãûn phạp náng cao cå tênh cng nhỉ cạch khàõc phủc cạc hiãûn tỉåüng
báút låüi.
4.1.BIÃÚN DẢNG ÂN HÄƯI V BIÃÚN DẢNG DO:
4.1.1.Khại niãûm vãư biãún dảng ân häưi:
Biãún dả
ng l sỉû thay âäøi hçnh dạng, kêch thỉåïc ca váût liãûu dỉåïi tạc dủng ca
ngoải lỉûc, hay cạc quạ trçnh àn mn...
Biãún dảng ân häưi l biãún dảng bë máút âi khi b ti trng tạc dủng, nọ xy ra khi ti
trng tạc dủng nh hån giåïi hản ân häưi.
Vê dủ : - Khi kẹo mäüt l xo våïi ỉïng sút < σ
c
nọ s dn di ra mäüt âoản
∆
l tỉång
ỉïng, b ỉïng sút tạc dủng nọ s tråí vãư kêch thỉåïc ban âáưu.
- Cng tỉång tỉû nhỉ váûy khi kẹo mäüt dáy cao su våïi lỉûc nh hån giåïi hản bãưn ca
nọ.
Biãún dảng ân häưi xy ra dỉåïi tạc dủng ca c ỉïng sút phạp v ỉïng sút tiãúp. Dỉåïi
tạc dủng ca ỉïng sút phạp
σ
gáy ra biãún dảng
ε
, dỉåïi tạc dủng ca ỉïng sút tiãúp gáy ra
xã

γ
trong màût chëu lỉûc. Dỉåïi tạc dủng ca ỉïng sút phạp ba chiãưu lm biãún âäøi thãø têch
V/V. Biãún dảng ân häưi chia ra lm hai loải : biãún dảng ân häưi tuún tênh v biãún dảng
ân häưi phi tuún.
∆
1.Biãún dảng ân häưi tuún tênh :
Våïi nhiãưu loải váût liãûu (váût liãûu kim loải) thç mäúi quan hãû giỉỵa ỉïng sút v biãún
dảng l tuún tênh, âỉåüc mä t båíi âënh lût Huc. Phỉång trçnh cå såí nhỉ sau :
σ
= E.
ε
trong quạ trçnh kẹo, nẹn

τ
= G.
γ
trong quạ trçnh xã dëch (4.1)
P = -K .
V/V trong quạ trçnh ẹp ba chiãưu.
∆
Trong phỉång trçnh (3.1) cạc mä âun ân häưi E, mä âun xã dëch G, mä âun ẹp K
liãn hãû våïi nhau qua hàòng säú Poạtxäng
µ
(t lãû giỉỵa âäü co chiãưu ngang v âäü dn chiãưu di
ε
⊥

/
ε
⇓

) nhỉ sau :
K = E / [ 3 (1 - 2µ) ]
G = E / [ 2 (1 + 2µ) ] (4.2)
Våïi âa säú cạc váût liãûu µ = 0,30 nãn E = 2,6G. Cạc phỉång trçnh (4.1) v (4.2) chè
dng khi tênh toạn cạc váût liãûu âàóng hỉåïng hay gi âàóng hỉåïng cọ cáúu trục vä âënh hçn
hồûc âa tinh thãø.

60

Hçnh 4.1 -Biãún dảng ân häưi v lỉûc liãn kãút giỉỵa hai ngun tỉí lán cáûn
a)do ỉïng sút kẹo; b)do ỉïng sút nẹn; c)Do ỉïng sút tiãúp; d)Do ẹp ba chiãưu

Biãún dảng ân häưi tuún tênh dỉûa trãn sỉû xã dëch ngun tỉí khi vë trê cán bàòng
2.Biãún dảng ân häưi phi tuún :
Biãún dảng ân häưi phi tuún l biãún dảng ân häưi khäng tn theo quy lût ca
âënh lût Hục hay cn gi l biãún dảng ân häưi kiãøu cao su (do phạt hiãûn ra âáưu tiãn trong
cao su tỉû nhiãn). Loải biãún dảng ny cọ trong cạc váût liãûu phi kim vä âënh hçnh hay tinh thãø
củc bäü (elastome), váût liãûu kim loải (gang xạm, hçnh 4.4 Lã). Trong quạ trçnh ny mä âun
ân häưi E khäng cn l hàòng säú m phủ thüc vo ỉïng sút hay biãún dảng :
σ = E (σ ) .ε (4.3)
Biãún dảng ân häưi trong cạc váût liãûu ny dỉûa vo sỉû thay âäøi hçnh dạng ca cạc
mảch phán tỉí. ÅÍ trảng thại khäng ti, váût liãûu cọ cáúu trục vä âënh hçnh bao gäưm cạc mảch
phán tỉí bë ún cong do âan mọc vo nhau, tảo ra mäüt bụi hồûc lỉåïi phán tỉí (hçnh 4.5 Lã).
Khi chëu lỉûc kẹo, cạc mảch phán tỉí âỉåüc dùi thàóng v song song våïi phỉång ngoải lỉûc m
váùn liãn kãút våïi nhau tải cạc âiãøm nụt ca ä lỉåïi håảc tụi. Biãún dảng ân häưi chênh l âäü
dn di täøng cäüng trong phỉång ti trng. Khi b ti, nhåì cọ chuøn âäüng Braonå âỉa cạc
ma
ûch liãn kãút phán tỉí tråí vãư trảng thại khäng ti ban âáưu nãn khäng cọ biãún dảng dỉ.
4.1.2.Khại niãûm vãư biãún dảng do :
Biãún dảng do l biãún dảng váùn täưn tải khi b ti trng tạc dủng, nọ xy ra khi ti

trng tạc dủng vỉåüt quạ giåïi hản ân häưi (âảt giạ trë σ
c
).
Vê dủ : -B mäüt que thẹp våïi lỉûc låïn nọ s bë cong âi m khäng tråí vãư vë trê ban
âáưu.
-Kẹo mäüt l xo thẹp våïi lỉûc låïn nọ s bë dn di ra so våïi kêch thỉåïc ban
âáưu.
Biãún dảng dỉ cọ âỉåüc l do sỉû dëch chuøn ca ngun tỉí, nhåì phạ våỵ cạc liãn kãút
ban âáưu räưi táûp håüp lải liãn kãút våïi cạc lán cáûn måïi. Do váûy khi b ti trng ngun tỉí
khäng tråí vãư vë trê xút phạt m cáúu trục ca váût liãûu váùn âỉåüc bo ton. (hçnh 4.7 Lã).


Chuøn pha MSong tinhKhäng ti Ân häưi Trỉåüt
B
M
A A
A
s
A
A
A A
61

Hçnh 4.2- Så âäư biãún dảng trong váût liãûu (A, B-cạc cáúu trục khạc nhau)

Biãún dảng do ch úu xy ra trong váût liãûu kim loải, trong cạc loải váût liãûu
polyme, composit xy ra våïi lỉåüng biãún dảng dỉ nh, cn våïi cẹramêc khäng xy ra. Biãún
dảng do xy ra trong váût liãûu kim loải nhåì hai hçnh thỉïc sau :trỉåüt v song tinh.
4.2.BIÃÚN DẢNG DO V KÃÚT TINH LẢI :
4.2.1.Cạc hçnh thỉïc biãún dảng do :

1.Trỉåüt :
Trỉåüt l sỉû xã dëch mäüt pháưn tinh thãø song song våïi pháưn cn lải trong màût phàóng
xã dëch (màût trỉåüt) v theo phỉång ca ỉïng sút tiãúp (phỉång trỉåüt).
Trong quạ trçnh biãún dảng chè cọ ỉïng sút tiãúp måïi gáy ra trỉåüt. Táûp håüp mäüt màût
trỉåüt v mäüt phỉång trỉåüt gi l hãû trỉåüt. Màû
t trỉåüt v phỉång trỉåüt l cạc màût v phỉång
cọ máût âäü ngun tỉí låïn nháút.
Säú lỉåüng hãû trỉåüt phủ thüc vo kiãøu mảng tinh thãø v do tênh âäúi xỉïng quút
âënh . Mảng láûp phỉång tám màût A1 cọ bäún màût ⎨111⎬ v mäùi màût cọ ba phỉång < 110>
nãn tảo ra 12 hãû trỉåüt tỉång âỉång. Mảng láûp phỉång tám khäúi A2 cọ sạu màût ⎨110⎬ v
mäùi màût cọ hai phỉång trỉåüt <111> tỉång ỉïng tảo ra 12 hãû trỉåüt tỉång âỉång. Mảng sạu
phỉång xãúp chàût A3 cọ mäüt màût trỉåüt cå bn l ⎨0001⎬ tải âọ cọ ba phỉång trỉåüt nãn cọ
ba hãû trỉåüt tỉång âỉång. Säú hãû trỉåüt cng låï
n thç tênh do ca vát liãûu cng cao v ngỉåüc
lải.
Quạ trçnh trỉåüt chè xy ra khi ngoải lỉûc tảo ra trong hãû trỉåüt hoảt âäüng mäüt ỉïng
sút tiãúp cho phẹp
τ
âảt âỉåüc giạ trë tåïi hản. Âäü låïn ca ỉïng sút ny phủ thüc vo ngoải
lỉûc v sỉû âënh hỉåïng ca hãû trỉåüt våïi ngoải lỉûc. Theo âënh lût Smit ta cọ :

τ
= σcosθcosλ (4.4)
Trong âọ : -σ = F/S l ỉìng sút do ngoải lỉûc tạc dủng trãn màût phàóng S
-θ l gọc tảo båíi ngoải lỉûc v phạp tuún màût trỉåüt n
-λ l gọc tảo båíi ngoải lỉûc våïi phỉång trỉåüt t
- cosθcosλ gi l thỉìa säú Smit
Tỉì phỉång trçnh (4.4) ta tháúy ràòng nãúu θ = 90
o
hay λ = 90

0
thç ngoải lỉûc song song
våïi màût trỉåüt hay vng gọc våïi phỉång trỉåüt thç
τ
= 0 v tinh thãø s bë phạ hy m khäng
cọ biãún dảng do.
ỈÏng sút tiãúp cho phẹp âảt cỉûc âải
τ
max
= 0,5σ khi θ = λ = 45
o
, vç váûy ỉïng sút
ngoải lỉûc täúi thiãøu cáưn cho trỉåüt l σ
min
= 2
τ
max
. Theo âënh lût Smit thç hãû trỉåüt no cọ cạc
úu täú âinh hỉåïng thûn låüi nháút, tải âọ giạ trë tåïi hản ca ỉïng sút tiãúp âảt âỉåüc såïm nháút
s hoảt âäüng trỉåïc. Sau khi hng loảt cạc hãû trỉåüt khạc âỉåüc âỉa vo hoảt âäüng thç trãn màût
ngoi theo chiãúu di tinh thãø xút hiãûn cạc báûc nh song song nhau nhỉ cạc âỉåìng k, âọ l
âỉåìng trỉåüt. Nhiãưu âỉåìng trỉåüt gáưn nhau tảo thnh mäüt gii trỉåüt. Xã dëch cng låïn thç
chiãưu cao báûc cng tàng .






62

Hçnh 4.3 - Trỉåüt trong âån tinh thãø:
a) Sỉû âënh hỉåïng ca hãû trỉåüt våïi ngoải lỉûc.
b) Xã dëch tảo ra cạc báûc nh.
















Ngoi cạc hãû trỉåüt chênh ra, trong thỉûc tãú kim loải cn cọ thãø trỉåüt trãn cạc màût v
phỉång dy âàûc khạc tuy khäng phi l dy âàûc nháút. Âọ chênh l hãû trỉåüt thỉûc tãú.
Kh nàngbiãún dảng do ca kimloải t lãû thûn våïi säú hãû trỉåüt chênh. Kim loải cọ
säú hãû trỉåüt cng cao thç cng dãù biãún dảng do.
2.Song tinh :
Song tinh l quạ trçnh dëch chuøn cạc ngun tỉí åí mäüt pháưn tinh thãø vo vë trê âäúi
xỉïng gỉång våïi cạc ngun tỉí åí pháưn kia qua màût phàóng song tinh do tạc âäüng ca ỉïng
sút tiãúp .
Cạc âàûc âiãøm ca song tinh :
-Dëch chuøn ngun tỉí t lãû
våïi khong cạch tåïi màût song tinh, cng xa màût song

tinh dëch chuøn cng låïn nhỉng khäng vỉåüt quạ mäüt khong cạch ngun tỉí. Do váûy mỉïc
âäü biãún dảng do do song tinh tảo ra nh hån nhiãưu so våïi trỉåüt (kãút qu ca quạ trçnh trỉåüt
l chuøn dëch ngun tỉí âi mäüt säú ngun láưn khong cạch âọ)
-Song tinh xy ra våïi täúc âäü ráút låïn trong nhỉỵng màût v phỉång xạc âënh v dc
theo màût song tinh sỉû âënh hỉåïng ca cạc ngun tỉí khạc âi so våïi pháưn tinh thãø cn lải.
4.2.2.Nhỉỵng thay âäøi sau biãún dảng do :
1.Täø chỉïc tãú vi :
Trong quạ trçnh biãún dảng do, sỉû hoảt âäüng ca nhiãưu hãû trỉåüt cng mäüt lục lm
cho cạc màû
t trỉåüt bë ún v quay. Do váûy våïi mỉïc âäü biãún dảng låïn sỉû khạc nhau vãư âënh
hỉåïng ca cạc hảt gim dáưn v hảt bë kẹo di theo phỉång biãún dảng, chỉïa nhiãưu khuút táût
v cọ thãø tảo ra täø chỉïc såüi. Khi bë nẹn hảt bë bẻp âi v våỵ vủn ra, kêch thỉåïc hảt cng nh
khi lỉûc nẹn cng låïn.





63
Baíng 1- Hãû træåüt trong mäüt säú loaûi váût liãûu

64