Все реальные твердые тела под действием внешних сил изменяют форму и размеры
- происходит деформация твердого тела. При деформации происходит смещение частиц (атомов, ионов, молекул), расположенных в узлах кристаллической решетки, из положений равновесия, хотя этому и препятствуют силы межмолекулярного взаимодействия. В случае кристаллов при деформации слоя кристалла сдвигаются друг относительно друга, и при этом происходит движение дислокаций.
Деформацию называют упругой, если после прекращения действия внешних сил тело принимает первоначальные размеры и форму. Деформации, которые хранятся в теле после прекращения действия внешних сил, называют пластичными (или остаточными). Деформации реального тела всегда пластические, поскольку они после прекращения действия внешних сил никогда полностью не исчезают. Однако остаточные деформации малы, то ими можно пренебречь и рассматривать упругие деформации. Несмотря на большое разнообразие возможных деформаций (например, растяжение, сжатие, сдвиг, изгиб, кручение), они могут быть сведены к однородным: растяжения (сжатия) и сдвига. Деформация растяжения (сжатия) характеризуется относительным удлинением. Деформации твердых тел подчиняются закону Гука до определенного предела.
Связь между деформацией и напряжением представляется в виде диаграммы напряжений, качественный ход которой мы рассмотрим для металлического образца. Материалы, для которых область текучести значительна, называют вязкими, а для которых она практически отсутствует - хрупкими. При дальнейшем растяжении (точки D) происходит разрушение тела. Максимальная напряженность, возникающая в теле до разрушения, называют пределом прочности (?р).
Диаграмма напряжений для реальных твердых тел зависит от различных факторов. Одно и то же твердое тело может при кратковременном воздействии сил проявлять себя как хрупкое, а при длительных, но слабых силах есть текучее. Деформацию сдвига проще всего осуществить, если взять брусок, имеющий форму прямоугольного параллелепипеда, и приложить к нему силу F?.