Занятие по дисциплине «Медицинская и биологическая физика» для специальности «Стоматология»

Тема: Диаграмма растяжения. Упругость, прочность, пластичность и хрупкость материала. Влияние фактора времени на механическое поведение материала. Понятие об усталостной прочности. Твердость. Ударная вязкость.

1. Диаграмма растяжения. Упругость и прочность материала.

2. Расчёт на прочность при растяжении и сжатии.

3. Пластичность и ее количественные характеристики (относительное удлинение и сужение после разрыва).

4. Хрупкость материала. Диаграмма растяжения хрупкого материала.

5. Влияние фактора времени на механическое поведение материала. Ползучесть и упругое последействие. Рековери.

6. Понятие об усталостной прочности (выносливости) материала. Определение предела усталости (выносливости).

7. Что понимается под твердостью материалов? Почему испытание на твердость широко применяется как средство контроля материалов?

8. Опишите методы определения твердости, используемые в стоматологии:

А) метод Бринелля;

Б) метод Виккерса;

В) метод микротвердости Виккерса;

Г) метод Кнуппа;

Д) метод Мооса.

9. Обозначение чисел твердости, определяемых методами Бринелля и Виккерса при различных условиях испытаний. Основные и внесистемные единицы измерения твердости, а так же связь между ними.

10. Ударная вязкость и ее единицы измерения. Обозначение ударной вязкости при различных условиях испытаний.

1. Диаграмма растяжения. Упругость и прочность материала

Диаграмма растяжения – график зависимости механического напряжения  в образце от его относительной деформации ε ((ε)).

Диаграмма растяжения для типичного пластичного материала представлена на рисунке 1. На участке ОА зависимость между и ε – линейная, что соответствует закону Гука: . При этом тангенс угла наклона этого участка определяет модуль упругости, т.е. tg  = Е.

Линейная зависимость между и ε выполняется только до определенного значения напряжения _проп, которое называют пределом пропорциональности (точка А на диаграмме растяжения).

На участке ОАВ деформация является упругой, но зависимость между  и ε на участке АВ становится нелинейной, поэтому точке В на диаграмме растяжения соответствует предел упругости _упр. Для большинства материалов значения _проп и _упр близки друг к другу и часто их считают совпадающими.

Упругость – способность тела восстанавливать первоначальную форму и размеры после прекращения действия внешних сил. Количественно упругость характеризуется значением предела упругости _упр.

Рис. 1 Диаграмма растяжения пластичного материала

При  >_упр появляются значительные остаточные деформации, т.е. деформация тела становится пластичной. На участке СК относительное удлинение ε образца растет без заметного увеличения механического напряжения, материал как бы «течет», поэтому участок СК называют площадкой текучести или областью пластических деформаций, а напряжение _т – пределом текучести (точка С на диаграмме растяжения).

Следует подчеркнуть, что пластическое течение материала возникает только в том случае, когда действующие внешние силы становятся равны или больше некоторого значения, соответствующего пределу текучести. Это отличает пластическое течение материала от течения вязкой жидкости, которое происходит под действием любых сил, как бы малы они не были.

На участке КД (рис.1) образец опять оказывает сопротивление деформации (т.е.  увеличивается с увеличением ε). Точке Д соответствует предел прочности _пр – значение механического напряжения в образце, после которого он начинает необратимо разрушаться, так что на участке ДЕ относительная деформация растет даже при снижении механического напряжения.

Прочность – важнейшее свойство деформируемого тела, которое определяет его способность сопротивляться разрушению при действии внешних сил. Для характеристики прочности тела используют определенный выше предел прочности материала _пр.