Упрочнение (разупрочнение) в результате деформирования.

От лат. deformatio - искажение.

Изменение относительного положения частиц тела, связанное с их перемещением. Д. представляет собой результат изменения междуатомных расстояний и перегруппировки блоков атомов. Обычно Д. сопровождается изменением величин междуатомных сил, мерой которого является упругое напряжение.

Наиболее простые виды Д. тела в целом: растяжение - сжатие, сдвиг, изгиб, кручение. В большинстве случаев наблюдаемая Д. представляет собой несколько Д. одновременно. В конечном счёте, однако, любую Д. можно свести к 2 наиболее простым: растяжению (или сжатию) и сдвигу. Д. тела вполне определяется, если известен вектор перемещения каждой его точки. Д. твёрдых тел в связи со структурными особенностями последних изучается физикой твёрдого тела, а движения и напряжения в деформируемых твёрдых телах - теорией упругости и пластичности. У жидкостей и газов, частицы которых легкоподвижны, исследование Д. заменяется изучением мгновенного распределения скоростей.

Д. твёрдого тела может явиться следствием фазовых превращений, связанных с изменением объёма, теплового расширения, намагничивания (магнитострикционный эффект), появления электрического заряда (пьезоэлектрический эффект) или же результатом действия внешних сил. Д. называется упругой, если она исчезает после удаления вызвавшей её нагрузки, и пластической, если после снятия нагрузки она не исчезает (во всяком случае полностью). Все реальные твёрдые тела при Д. в большей или меньшей мере обладают пластическими свойствами. При некоторых условиях пластическими свойствами тел можно пренебречь, как это и делается в теории упругости. Твёрдое тело с достаточной точностью можно считать упругим, т. е. не обнаруживающим заметных пластических Д., пока нагрузка не превысит некоторого предела.

Природа пластической Д. может быть различной в зависимости от температуры, продолжительности действия нагрузки или скорости Д. При неизменной приложенной к телу нагрузке Д. изменяется со временем; это явление называется ползучестью (см. Ползучесть материалов). С возрастанием температуры скорость ползучести увеличивается. Частными случаями ползучести являются релаксация и последействие упругое. Релаксация - процесс самопроизвольного уменьшения внутреннего напряжения с течением времени при неизменной Д. Процесс самопроизвольного роста Д. с течением времени при постоянном напряжении называется последействием. Одной из теорий, объясняющих механизм пластической Д., является теория дислокаций в кристаллах.

В теории упругости и пластичности тела рассматриваются как «сплошные». Сплошность, т. е. способность заполнять весь объём, занимаемый материалом тела без всяких пустот является одним из основных свойств, приписываемых реальным телам. Понятие сплошности относится также к элементарным объёмам, на которые можно мысленно разбить тело. Изменение расстояния между центрами каждых двух смежных бесконечно малых объёмов у тела, не испытывающего разрывов, должно быть малым по сравнению с исходной величиной этого расстояния.

Простейшей элементарной Д. является относительное удлинение некоторого элемента: e = (l₁ - l)/l, где l₁ - длина элемента после Д., l - первоначальная длина этого элемента. На практике чаще встречаются малые Д., так что e << 1.

Измерение Д. производится либо в процессе испытания материалов с целью определения их механических свойств, либо при исследовании сооружения в натуре или на моделях для суждения о величинах напряжений. Упругие Д. весьма малы, и измерение их требует высокой точности. Наиболее распространённый метод исследования деформации - с помощью тензометров. Кроме того, широко применяются тензодатчики сопротивления, поляризационно-оптический метод исследования напряжения, рентгеновский структурный анализ. Для суждения о местных пластических Д. применяют накатку на поверхности изделия сетки, покрытие поверхности легко растрескивающимся лаком и т.д.

Лит.: Работнов Ю. Н., Сопротивление материалов, М., 1950; Кузнецов В. Д., Физика твердого тела, т. 2-4, 2 изд., Томск, 1941-47; Седов Л. И., Введение в механику сплошной среды, М., 1962.

Контроль и прогнозирование функционального состояния технических систем. Целью Д.т. является обнаружение неисправностей технических систем и выявление тех их элементов, ненормальное функционирование которых привело (или может привести) к возникновению неисправностей. Результатом проведенной Д т. является заключение о техническом состоянии объекта с указанием (при необходимости) места, вида и причины дефекта.

Графическое изображение зависимости между составом физико-химической системы и численными значениями её физических или механических свойств (электропроводности, твёрдости, вязкости, показателя преломления и др.).

Д.с.-с., построенная при постоянной температуре, называется изотермой свойства, при переменной температуре - политермой свойства, при постоянном давлении - изобарой свойства, при переменном давлении - полибарой свойства.

Диаграмма равновесия, фазовая диаграмма, графическое изображение соотношений между параметрами состояния физико-химической системы (температурой, давлением и др.) и её составом. В простейшем случае, когда система состоит только из одного компонента, Д.с. представляет собой трёхмерную пространственную фигуру, построенную в трёх прямоугольных координатных осях, по которым откладывают температуру (Т), давление (p) и мольный объём (v). Пользование объёмной Д.с. неудобно вследствие её громоздкости; поэтому на практике применяют проекцию Д.с. на одну из координатных плоскостей, обычно на плоскость p - Т.

В качестве простейшего примера на рис 1. изображена (без соблюдения масштаба) Д.с. двуокиси углерода CO₂. Любая точка Д.с. (фигуративная точка) изображает состояние CO₂ при температуре и давлении, отвечающих этой точке. Точка О (тройная точка) отвечает равновесию трёх фаз - твёрдой, жидкой и газообразной CO₂. В точке О пересекаются три кривые: ОА (кривая возгонки), отвечающая равновесиям твёрдой и газообразной CO₂; OK (кривая испарения), отвечающая равновесиям жидкой и газообразной CO₂; ОВ (кривая плавления) - твёрдой и жидкой CO₂. Эти кривые делят плоскость диаграммы на три поля - области существования трёх фаз: твёрдой S, жидкой L и газообразной G. Точка К отвечает критической температуре CO₂ (31,0°С), при которой исчезает различие между свойствами жидкости и газа. Согласно терминологии фаз правила, точке О отвечает нонвариантное равновесие, точкам на кривых ОА, ОВ и ОК - моновариантное равновесие, а точкам на полях S, L и G - дивариантное равновесие. В случае полиморфизма Д.с. усложняется (число тройных точек равно числу полиморфных превращений). О Д.с. систем, число компонентов которых больше 1, см. в статье Двойные системы.

Рис. 1 Диаграмма состояния двуокиси углерода CO₂

Экспериментальное построение Д.с. осуществляется различными методами физико-химического анализа, термических и рентгенографических анализов, оптической и электронной микроскопии, дилатометрии, измерения электросопротивления, твёрдости и др. свойств. Правильность построения Д.с. проверяется на основании правила фаз, принципа соответствия и принципа непрерывности. Д. с. широко применяют на практике в металловедении, металлургии, химии и др.; например, Д.с. железо - углерод имеет важное значение для термической обработки стали.

Лит.: Аносов В. Я., Погодин С. А., Основные начала физико-химического анализа, М.-Л., 1947; Аносов В. Я., Краткое введение в физико-химический анализ, М., 1959; Древинг В. П., Калашников Я. А., Правило фаз с изложением основ термодинамики, 2 изд., М., 1964.

С. А. Погодин

От греч. diaphragma - перегородка

В оптике, непрозрачная преграда, ограничивающая поперечное сечение световых пучков в оптических системах (в телескопах, дальномерах, микроскопах, спектроскопах, кино- и фотоаппаратах и др.). Роль Д. часто играют оправы линз, призм, зеркал и др. оптических деталей, зрачок глаза, границы освещённого предмета, в спектроскопах - щели. Размеры и положение Д. определяют освещённость и качество изображения, глубину резкости и разрешающую способность оптической системы, поле зрения.

Д., наиболее сильно ограничивающая световой пучок, называется апертурной или действующей. Изображение апертурной Д. в предшествующей ей части оптической системы определяет входной зрачок системы, изображение в последующей части - выходной зрачок. Входной зрачок ограничивает угол раскрытия пучков лучей, идущих от точек объекта; выходной зрачок играет ту же роль для лучей, идущих от изображения объекта (см. рис.1).

Рис. 1 Q₁Q₂ - апертурная диафрагма; её изображение в предшествующей части оптич. системы L₁ есть входной зрачок P₁P₂; изображение в последующей части L₂ - выходной зрачок Р'₁Р'₂. Лучи, выходящие из точки О объекта АВ, сильнее всего ограничиваются входным зрачком P₁P₂, выходящие из точки О' изображения A'B' - выходным зрачком Р'₁Р'₂

С увеличением диаметра входного зрачка (действующего отверстия оптической системы) растёт освещённость изображения. В фотографических объективах для плавного изменения действующего отверстия чаще всего применяют так называемую ирисовую диафрагму. Отношение диаметра действующего отверстия к главному фокусному расстоянию называется относительным отверстием объектива, оно характеризует светосилу объектива (оптической системы). На оправу объектива обычно наносится шкала, содержащая числа, обратные значениям его относительного отверстия. Использование в светосильных оптических системах широких пучков света сопряжено с возможным ухудшением изображения за счёт аберраций оптических систем. Уменьшение до известного предела действующего отверстия оптической системы (диафрагмирование) улучшает качество изображения, т.к. при этом из пучка лучей устраняются краевые лучи, на ходе которых в наибольшей степени сказываются аберрации. Диафрагмирование увеличивает также глубину резкости (глубину изображаемого пространства). В то же время уменьшение действующего отверстия снижает из-за дифракции света на краях Д. разрешающую способность оптической системы. В связи с этим апертура оптической системы должна иметь оптимальное значение.

Другие Д., имеющиеся в оптической системе, главным образом препятствуют прохождению через систему лучей из точек объекта, расположенных в стороне от главной оси оптической системы. Наиболее эффективная в этом отношении Д. называется Д. поля зрения. Она определяет, какая часть пространства может быть изображена оптической системой. Из центра входного зрачка Д. поля зрения видна под наименьшим углом (см. рис.2). Д., находящуюся перед оптической системой кино- и фотоаппаратов, называют светозащитной блендой или просто блендой.

Рис. 2 L₁L₂ - диафрагма поля зрения, она сильнее всего ограничивает лучи, идущие от точек объекта АВ, удалённых от оси; P₁P₂ - входной зрачок

Лит.: Ландсберг Г. С., Оптика, 4 изд., М., 1957, гл. 13, § 77-79 (Общий курс физики, т. 3); Слюсарев Г. Г., Геометрическая оптика, М. - Л., 1946; Тудоровский А. И., Теория оптических приборов, 2 изд., т. 1-2, М. - Л., 1948-52.

От лат. dilato - расширяю и ...метр.

Прибор, измеряющий изменения размеров тела, вызванные воздействием температуры, давления, электрического и магнитного полей, ионизирующих излучений или каких-либо др. факторов. Наиболее важная характеристика Д. - его чувствительность к абсолютному изменению размеров тела.

Распространение получили оптико-механические, ёмкостные, индукционные, интерференционные, рентгеновские, радиорезонансные Д. В оптико-механическом Д. изменение размеров исследуемого образца вызывает смещение светового указателя (см. рис. 1). Изменение длины образца определяют либо на основе предварительной калибровки прибора, либо из геометрических соотношений. Чувствительность Д. ~ 10^-6-10^-7 см. В ёмкостных Д. изменение размеров исследуемого образца приводит к изменению ёмкости конденсатора, который служит в них датчиком (иногда поверхность образца является одной из пластин конденсатора). Для определения изменения размеров образца по изменению ёмкости прибор предварительно калибруется. Чувствительность Д. ~ 10^-9 см.

Рис. 1 Схема оптико-механического дилатометра: 1 - исследуемый образец; 2 - шток; 3 - зажим; 4 - зеркало, прикрепленное к валику 5; 6 - магнит, притягивающий зажим; 7 - источник света; 8 - зрительная труба

В индукционных Д. изменение размера образца вызывает взаимное смещение катушек индуктивности, что приводит к изменению их индуктивности взаимной. Для определения изменения размеров образца индукционного Д. осуществляют предварительную калибровку прибора. Чувствительность Д. ~ 10^-9 см. В интерференционном Д., основанном на принципе Физо (см. рис. 2), получают интерференционную картину при освещении монохроматическим светом двух оптических пластин, между которыми расположен исследуемый образец. Поскольку интерференционная картина получается при наложении пучков света, отражённых только от нижней плоскости верхней пластины и от верхней плоскости нижней (остальные картины убираются из поля зрения специальным расположением пластин), то сдвиг интерференционных полос происходит только при изменении длины образца. По сдвигу полос и длине световой волны рассчитывают изменение длины образца. Чувствительность Д. ~ 10^-8 см. Рентгеновским Д. (по существу установкой для рентгеноструктурного анализа) измеряют изменение параметров кристаллической решётки исследуемого тела по рентгенограммам, снятым одним из известных способов. Чувствительность Д. в пересчёте на макроразмеры ~10^-5-10^-6 см. В радиорезонансных Д. датчиком служит полый резонатор, который может быть изготовлен из исследуемого материала или иметь упругую стенку, соединённую с образцом. В обоих случаях при изменении размеров исследуемого образца изменяется объём резонатора, что приводит к изменению резонансной частоты. По сдвигу резонансной частоты рассчитывается изменение размеров образца. Чувствительность Д. доведена до 10^-12 см.

Рис. 2 Схема интерференционного дилатометра: 1 - источник света; 2 - конденсор; 3 - полупрозрачное зеркало; 4 - нижняя плоскость верхней пластины; 5 - верхняя плоскость нижней пластины; 6 - исследуемый образец; 7 - интерференционная картина в плоскости ЛЛ; 8 - линза, позволяющая наблюдать интерференционную картину

Конструкция Д., как правило, предусматривает возможность изменения внешних физических воздействий на исследуемый образец (в частности, изменение температуры образца и её стабилизацию). Особое внимание при измерениях уделяется учёту расширения (сжатия) окружающих образец тел: передающих звеньев Д. и др.

Для веществ, находящихся в жидком или газообразном состоянии, рассматривают только объёмное расширение. Д. для определения объёмного расширения жидкостей конструктивно весьма разнообразны, но по принципу действия сводятся главным образом к следующим типам:

1) Жидкость заполняет резервуар и часть тщательно калиброванного капилляра; наблюдают изменение уровня жидкости в капилляре при изменении температуры;

2) Жидкость, заполняющая резервуар известного объёма, при нагревании частично из него вытекает; по массе вылившейся жидкости определяют её массу в резервуаре при температуре опыта, а следовательно, плотность жидкости в зависимости от температуры. Коэффициент теплового расширения материала резервуара в обоих случаях должен быть известен. Методом калиброванного капилляра можно измерить объёмное тепловое расширение и твёрдого тела, поместив его в резервуар, заполненный жидкостью с известным коэффициентом теплового расширения. Для измерения теплового расширения жидкостей применялся также метод сообщающихся сосудов, предложенный П.Дюлонгом и А.Пти (1818). Измерение объёмного расширения газов осуществляют Д., работающими по принципу газового термометра.

Лит.: Стрелков П. Г., Косоуров Г. И., Самойлов Б. Н., Дилатометр для образцов малых размеров, «Изв. АН СССР. Сер. физическая», 1953, т. 17, №3, с. 383; Стрелков П. Г., Новикова С. И., Кварцевый дилатометр для низких температур, «Приборы и техника эксперимента», 1957, № 5, с. 105; Pudalov V. M., Khaikin M. S., Dilatometer with a sensitivity of 10^-4 Angstom, «Cryogenics», 1969, v. 9, № 2, p. 128; Collins J. G., White G. K., Thermal expansion of solids, «Progress in Low Temperature Physics», 1964, v. 4, p. 450; Symposium on thermal expansion of solids, «Journal of Applied Physics», 1970, v. 41, №13.

Я. С. Агранович

От лат. dilato — расширяю и ...метрия

Метод определения изменения размеров тел и коэффициента линейного расширения α при различных, главным образом тепловых воздействиях. Измерения проводят на специальных приборах - дилатометрах различной степени сложности и автоматизации. По принципу действия они аналогичны широко известному прибору Шевенара. При измерениях на дифференциальном дилатометре удлинение испытуемого образца и эталона при нагреве передается исполнительным механизмом перьям. На барабане самописца, смонтированного на основании, записываются кривые расширения образца и эталона в координатах время - расширение. Для определения α строят кривую истинного расширения образца.

Дилатометрия - раздел физики, изучающий зависимость изменения размеров тел от воздействия внешних условий: температуры, давления, электрического и магнитного полей, ионизирующих излучений и т.д. В основном Д. изучает тепловое расширение тел и его различные аномалии (при фазовых переходах и др.). Применяемые для целей Д. приборы называются дилатометрами. Методы Д. широко применяют при изучении свойств веществ в физике, а также в материаловедении.

Cпособность материала сопротивляться действию динамических нагрузок без разрушения или без существенного изменения формы.

От динамо... и ...метр.

Прибор для измерения силы или момента, состоит из силового звена (упругого элемента) и отсчётного устройства. В силовом звене Д. измеряемое усилие преобразуется в деформацию, которая непосредственно или через передачу сообщается отсчётному устройству. Д. можно измерять усилия от нескольких н (долей кгс) до 1 Мн (100 тс). По принципу действия различают Д. механические (пружинные или рычажные), гидравлические и электрические. Иногда в одном Д. используют два принципа. По назначению Д. разделяют на образцовые и рабочие (общего назначения и специальные).

Образцовые Д. предназначены для поверки и градуировки рабочих Д. и контроля усилий машин при испытании механических свойств различных материалов и изделий. По степени точности различают образцовые Д. 1-го, 2-го и 3-го разрядов: Д. 1-го разряда (см. рис. 1) предназначаются для поверки образцовых Д. 2-го разряда (см. рис. 2), которые, в свою очередь, применяются для поверки и градуировки Д. 3-го разряда и поверки Д. общего назначения. Д. 3-го разряда служат для поверки и градуировки испытательных машин и приборов, изготовляются с упругими элементами в виде замкнутых скоб, работающих в основном на изгиб, и замкнутых скоб или стержней, испытывающих деформацию сжатия или растяжения.

Рис. 1 Переносной образцовый динамометр 1-го разряда: 1 - упругий элемент; 2 и 3 - хвостовики для приложения нагрузки Р; 4 - оптическое устройство для наблюдения результатов измерения

Рис. 2 Стационарный образцовый динамометр 2-го разряда с пределом измерения 5 тс (50 кн): 1 - грузовой рычаг; 2 и 4 - грузовые пакеты; 3 - пульт управления

Рабочие Д. общего назначения применяют для измерения тяговых усилий тракторов, тягачей, локомотивов, морских и речных буксиров (тяговые Д.), а также для определения усилий, возникающих в конструкциях и машинах при приложении внешних сил. Рабочие Д. специального назначения служат для определения крутящих моментов, тянущей силы воздушных и гидравлических винтов, тормозящих усилий, усилий резания и подачи. В металлорежущих станках и т. п. они часто не являются самостоятельными приборами, а включаются в комплекс испытательных устройств (динамометрическая втулка, динамометрическое колесо и др.). Рабочие Д. по степени точности делятся на два класса: 1-й - с погрешностью ± 1%, и 2-й - с погрешностью ± 2% от предельного значения нагрузки. Д. с пишущим устройством называется динамографом (см. рис. 3), а со считающим или показывающим устройством - работомером (см.рис. 4).

Рис. 3 Тяговый гидравлический динамограф: 1 - тяговое звено; 2 - маслопровод; 3 - манометрическая трубка; 4 - записывающее устройство

Рис. 4 Рабочий пружинный динамометр растяжения - работомер: 1 и 5 - захваты-проушины для приложения нагрузки; 2 - корпус с ромбовидным упругим элементом; 3 - циферблат со шкалой; 4 - стрелка

Наиболее перспективны электрические Д., состоящие из датчика, преобразующего деформацию в электрический сигнал, и вторичного прибора, усиливающего и записывающего сигнал. Применяют датчики сопротивления (тензорезисторные), индуктивные, пьезоэлектрические, вибрационно-частотные. Наиболее широко применяют датчики сопротивления с упругим элементом и тензорезисторными решётками. При приложении нагрузки упругий элемент и тензорезисторные решётки деформируются, в результате чего разбалансировываются токи моста сопротивления, в который включены решётки. Этот сигнал усиливает и записывает вторичный прибор со шкалой, градуированной в единицах силы.

Д. медицинский предназначен для измерения силы различных мышечных групп человека. В некоторых медицинских Д. измерение силы основано на сжимании металлической пружины, соединённой со стрелкой циферблата (см. рис. 5). Применяют также ртутные, гидравлические, электрические и маятниковые медицинские Д. Распространение получил полидинамометрический станок А. В. Коробкова и Г. И. Черняева, позволяющий добиваться изолированного действия разных групп мышц и измерять их силу в равных условиях.

Рис. 5 Пружинный ручной медицинский динамометр

Лит.: Маликов Т. Ф., Шнейдерман А. Л., Шулемович А. М., Расчеты упругих тензометрических элементов, М., 1964; Осокина А. П., Типизация испытательных машин и весоизмерительных приборов, М., 1965.

С. И. Гаузнер