Redigerer Deformasjon

'''Deformasjon''' eller '''deformering''' er endring i form forårsaket av ytre påvirkning, for eksempel en tilført [[kraft]], eller et for eksempel et temperaturfelt. Deformasjon kan være ''elastisk'' eller ''plastisk'', eller en kombinasjon av begge. En tilstrekkelig stor deformasjon fører til ''brudd''. For sprø materialer (for eksempel glass) vil denne skje nokså momentant. Ofte vil en deformasjon være en kombinasjon, men slik at den ene typen er så dominerende at man kun betrakter den dominerende typen.

==Typer deformasjon==
===Elastisk deformasjon===
Elastisk deformasjon er den type deformasjon et materiale utsettes for uten å få varig endring av form. Etter at belastningen er fjernet, vil den elastiske deformasjonen reverseres og materialet gå tilbake til sin opprinnelige form (ved ren elastisk deformasjon). Dette er i motsetning til plastisk deformasjon hvor materialet får en varig fasongendring. Mengden elastisk deformasjon som et materiale kan utsettes for, er definert av [[elastisitetsmodulen]]. Se også [[Hookes lov]].
Når du strekker en strikk, forandrer den form så lenge du holder den i strekk. Slipper du strikken, går den tilbake til sin opprinnelige form. Dette er da en elastisk deformasjon.

===Plastisk deformasjon===
Plastisk deformasjon inntreffer når et [[materiale]] strekkes over flytegrensen (seige materialer). [[Spenning (mekanikk)|Spenningene]] blir så store at det oppstår glidninger mellom atomplanene slik at deformasjonen blir varig (plastisk). Selv om materialet er endret så henger det fortsatt sammen på molekylærnivå. Når man klemmer på leire, forandrer den form permanent. Det er en plastisk deformasjon.

Dersom et legeme blir utsatt for gjentatte (vekslende) laster, som ''hver for seg'' ikke fører til varig deformasjon, men etter et antall lastvekslinger over tid brått fører til varig deformasjon, kalles dette for ''[[utmatting]]''.

===Brudd===
Når et materiale belastes over bruddgrensen blir spenningene mellom [[molekyl]]ene brutt og de blir dermed varig adskilt. Vi får et skille mellom tidligere sammenhengende flater. Et brudd trenger ikke å bety at flatene er synlig adskilt, men kan også observeres som mikroskopiske sprekkdannelser eller riss.

==Matematisk definisjon==
Deformasjonen defineres ved hjelp av et referansepunkt, en startposisjon. Dette kan gis i et tredimensjonalt, [[euklidsk rom|kartesisk koordinatsystem]]. Over tid har legemet en gitt ''konfigurasjon'' i forhold til referansepunktet, og alle endringer er i henhold til dette.<ref>[[#Hol|Holzapfel: ''Nonlinear Solid Mechanics'', s. 57]]</ref>

For hvert punkt i legemet er denne konfigurasjonen unikt definert ved en ''posisjonsvektor'' '''x''',
:<math>\bf{x} = \begin{bmatrix} x_1(t) && x_2(t) && x_3(t) \end{bmatrix}</math>
som gir posisjon i x-, y- og z-retning og varierer over tid. For ethvert tidspunkt ''t'' er '''x''' gitt i forhold til en startposisjon '''X''',
:<math>\bf{X} = \begin{bmatrix} X_1 && X_2 && X_3 \end{bmatrix}</math>.
For et gitt punkt vil '''x''' definere en [[kurve]] (eller en [[trajektorie]]) i rommet. For et gitt tidspunkt vil posisjonsvektoren til samtlige punkter fullstendig definere legemets konfigurasjon.<ref>[[#Hol|Holzapfel: ''Nonlinear Solid Mechanics'', s. 58–59]]</ref>

''Deformasjonsgradienten'' i et materiale er definert ved en tensor som fullstendig beskriver endringen i ethvert punkt ved et gitt tidspunkt, i forhold til referansevektoren '''X'''. Hver komponent er, for en gitt ''t'', definert som<ref name="hol71">[[#Hol|Holzapfel: ''Nonlinear Solid Mechanics'', s. 71]]</ref>
:<math>F_{ij} = \frac{\partial x_i}{\partial X_j}</math>
hvilket tilsammen gir tensoren
:<math>\bf{F} = \begin{bmatrix} \frac{\partial x_1}{\partial X_1} && \frac{\partial x_1}{\partial X_2} && \frac{\partial x_1}{\partial X_3} \\ \frac{\partial x_2}{\partial X_1} && \frac{\partial x_2}{\partial X_2} && \frac{\partial x_2}{\partial X_3} \\ \frac{\partial x_3}{\partial X_1} && \frac{\partial x_3}{\partial X_2} && \frac{\partial x_3}{\partial X_3} \end{bmatrix}</math>
Deformasjonsgradienten er definert for ethvert tidspunkt ''t'' og beskriver bevegelsen rundt et punkt på dette tidspunktet.<ref name="hol71" />

Posisjonen '''u''' til ethvert punkt er gitt ved
:<math>\bf{u} = \bf{x} - \bf{X}</math>
og deformasjonsgradienten kan derfor også uttrykkes som<ref>{{kilde www
| url=http://www.continuummechanics.org/deformationgradient.html
| tittel=Deformation Gradient
| besøksdato=2. januar 2019
| forfatter=Bob McGinty}}</ref>
:<math>\bf{F} = \bf{I} + \frac{\partial \bf{u}}{\partial \bf{X}} = \begin{bmatrix} 1 + u_{11} && u_{12} && u_{13} \\ u_{21} && 1 + u_{22} && u_{23} \\ u_{31} && u_{32} && 1 + u_{33} \end{bmatrix}</math>
der '''I''' er [[identitetsmatrise]]n.

Dette kan man også snu og definere som
:<math>\text{Grad} \bf{U} = \bf{F} - \bf{I}</math>,
som er kalt ''deformasjonsgradienttensoren''.<ref>[[#Hol|Holzapfel: ''Nonlinear Solid Mechanics'', s. 73]]</ref>

==Tøyning==
Relativ deformasjon kalles ''tøyning''. Det er en geometrisk, dimensjonsløs størrelse. Tøyning måler forskyvningen mellom to punkter innenfor et legeme og uttrykkes gjerne som en matematisk fraksjon (brøk/prosentandel) eller på [[vektor (matematikk)|vektorform]]. Man bruker også [[matrise]]r eller [[Polarkoordinatsystem|polar form]] for å uttrykke tøyning. Relasjonen mellom [[spenning (mekanikk)|spenning]] som en funksjon av tøyning og [[elastisitetsmodul]] er uttrykt ved [[Hookes lov]].

===Tøyningstensorer===


==Referanser==
<references />

==Litteratur==
*{{Kilde bok
| ref=Hol
| tittel=Nonlinar Solid Mechanics – A Continuum Approach for Engineers
| forfatter=Gerhard A. Holzapfel
| forlag=John Wiley & Sons
| år=2000
| utgivelsessted=Chichester
| isbn=978-0471-82304-9}}


{{stubb}}
{{Autoritetsdata}}

[[Kategori:Mekanikk]]