Khái niệm và định nghĩa sử dụng trong lưu biến

CHƯƠNG I: NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN

1.2. Tính chất lưu biến của vải

1.2.1. Khái niệm và định nghĩa sử dụng trong lưu biến

Xét một vật thể, đã từ lâu không chịu tác động của một lực nào từ bên ngoài.

Kích thước của nó dần dần tiến đến giới hạn và hầu như không thay đổi.

Đặt lực lên vật thể này, ta gọi chúng chịu tải trọng.

Tác động lực đơn giản nhất và thường dùng nhất là: Kéo (kéo hoặc nén), uốn, xoắn, ép.

Mở rộng nghĩa ra, có thể coi lực trọng trường hoặc lực quán tính là tải trọng tác động lên các phân tử bên trong của vật thể.

1.2.1.2. Ứng suất

Ứng suất là nội lực tính trên một đơn vị diện tích của mặt cắt. Nó là độ đo cường độ nội lực tại một điểm. Đơn vị thường dùng để đo ứng suất là daN/cm2, kN/cm2, MN/m2 và Mpa. [2]

Ứng lực (lực ứng phó), là lực sinh ra trong lòng vật liệu có tác dụng chống lại sự tác động của ngoại lực. ngoại lực tác dụng có thể là: lực, mô men, nhiệt độ, độ ẩm, tác động hóa học, … Một số giáo trình còn gọi ứng lực là nội lực. [2]

1.2.1.3. Biến dạng

Một khi kích thước của vật thể thay đổi, chúng ta nói là nó biến dạng. Độ biến dạng kí hiệu là .

Hiện tượng vật liệu bị thay đổi hình dạng, kích thước ban đầu và cấu trúc do những tác động bên ngoài được gọi là hiện tượng biến dạng và quá trình gây ra hiện tượng biến dạng đó được gọi là quá trình biến dạng. [5]

Trong quá trình gia công và sử dụng, vật liệu luôn phải chịu những tác động của lực bên ngoài như kéo, nén, uốn, xoắn … và những tác động tổng hợp đồng thời của những yếu tố này làm cho chúng thay đổi hình dạng so với hình dạng kích thước ban đầu hoặc đôi khi gây ra hiện tượng phá hủy vật liệu.

1.2.1.4. Đường cong ứng lực – biến dạng

Tác động lực vào vật liệu nghiên cứu một ứng lực theo một quy luật xác định gây nên biến dạng . Ngược lại khi làm thay đổi biến dạng theo thời gian với quy luật xác định, có được đường cong ứng lực – biến dạng với biến dạng cưỡng bức.

Vẽ đường cong biểu diễn sự thay đổi biến dạng theo ứng lực hoặc ứng lực theo biến dạng , đó là đường cong ứng lực – biến dạng với ứng lực cưỡng bức và ngược lại. Quy luật thay đổi ứng lực theo thời gian có thể là tuyến tính hoặc hình sin.

1.2.1.5. Sự rão và sự lơi a. Sự rão

Trong phần này, mô tả hai thí nghiệm để thấy rõ ảnh hưởng của yếu tố thời gian đến trạng thái lưu biến của các vật thể. Trong thí nghiệm về rão, sự biến dạng của một vật thể có tải trọng không đổi phụ thuộc thời gian, người ta nói rằng vật thể này rão hoặc nó có hiện tượng rão. Nếu trong cùng những điều kiện như nhau, sự biến dạng không phụ thuộc vào thời gian, hiện tượng rão không xảy ra.

Trong thí nghiệm về rão, tải trọng bắt đầu tăng từ 0 đến một giá trị không đổi . Những biến đổi về biến dạng theo thời gian t được ghi lại và hàm số rão được xác định.

f( = (1.2)

0

  0

0





t

r p

T

Hình 1.7. Đường cong rão

– biến dạng dư ; – biến dạng không đổi (thường xuyên)

Sau thời gian T nhất định, tải trọng có thể đột nhiên đưa về không. Tiếp tục theo dõi những sự biến đổi của biến dạng dư theo thời gian.

Trong trường hợp này, đường cong gồm hai thành phần, nhánh thứ nhất gọi là đường cong biến dạng rão, nhánh thứ hai gọi là đường cong phục hồi. Một thời gian dài sau khi bỏ mẫu thí nghiệm ra, biến dạng tiến đến một giá trị không đổi có thể bằng không và được gọi là biến dạng thường xuyên.

Xét một loạt các thí nghiệm rão tương ứng với các khoảng thời gian khác nhau của T của tải trọng .

Gọi đường cong chảy là đường cong của sự thay đổi của biến dạng thường xuyên.

Biến dạng theo thời gian t ứng với một giá trị duy nhất của ứng suất . Mạng các đường cong này ứng với các giá trị khác nhau của ứng suất gọi là biểu đồ chảy.

b. Sự lơi

Hiện tượng lơi xuất hiện khi tải trọng giảm dần dần với biến dạng không đổi . Biến dạng có giá trị bằng không được đưa tới giá trị trong một khoảng thời gian dài. Theo dõi những biến đổi của tải trọng (ứng suất) theo thời gian rút ra hàm số lơi:

p( ) = (1.3)



t

0



0



0

 0

T

Hình 1.8. Đường cong lơi

Sau một khoảng thời gian xác định T, độ biến dạng có thể đột nhiên được đưa về giá trị không. Sau đó người ta tiếp tục theo dõi những biến đổi của tải trọng (hình 1.8. Đường cong lơi).

Thực tế không phải dễ dàng để đưa độ biến dạng về giá trị không, nhất là trong trường hợp một sợi hoặc một băng vải được kéo căng.





0



0



0



0



0



t

t

0

0



T

T (1)

(2)

Hình 1.9. Thời điểm T, đưa về 0

Nhiều khi phải giải quyết đưa tải trọng về giá trị không ở thời điểm T (hình 1.9) và nên vẽ hai đường cong:

(1). Ứng suất phụ thuộc thời gian, với t < T;

(2). Biến dạng phụ thuộc thời gian, với t > T.

1.2.1.6. Biểu đồ biến dạng – tải trọng

Xét một loạt các thí nghiệm rão thực hiện trên cùng một vật thể với những tải trọng khác nhau: , , , … Đường cong t1 thể hiện sự phụ thuộc biến dạng vào , và cũng như vậy ta có các đường cong t2, t3, … Biểu đồ này tập hợp những đường cong có tên gọi đường cong biến dạng – tải trọng.



0

t1

t2

t3

Hình 1.10. Biểu đồ biến dạng – tải trọng