Упругость

Под действием механических напряжений (s_j) материал деформируется. При небольших s_j  выполняется закон Гука – относительная деформация () прямо пропорциональна s_j:

           (9.18)

или компоненты напряжения  являются линейными функциями компонент деформации:

           (9.19)

(по повторяющимся индексам предполагается суммирование).

Здесь коэффициенты пропорциональности s_ij называются упругими податли­востями, а  – упругими жесткостями, или упругими константами. С помощью упругих констант определяют деформируемость материала и скорость звука в нем.

Прочность

Закон Гука линейной связи деформации с напряжением выполняется лишь в определенных пределах. С некоторого значения напряжения s_Т деформация растет быстрее, чем по линейному закону (рис. 9.14). Происходит холодное пластическое течение материала, при этом после снятия напряжения форма образца не восстанавливается.

Рис. 9.14. Типичная зависимость деформации (х) от механического напряжения (σ)

В таких материалах, как стекла, керамика, пластическая деформация не наблюдается, и образец разрушается сразу:

.

Эти вещества называют хрупкими. Хрупкие материалы легко разрушаются под действием динамических нагрузок, вибраций. Во многих полимерах, наоборот, участок пластической деформации () очень широк – они могут вытягиваться в десятки раз. Такие вещества называют пластичными.

Прочность материалов характеризуют пределами прочности при растяжении (), сжатии (), изгибе (). Для металлов все три предела прочности близки, но для диэлектриков могут сильно отличаться:

.

Пределы прочности измеряются в единицах механического напряжения – паскалях. Механическая прочность зависит от типа связей молекул вещества: она максимальна в кристаллах с ковалентной связью и минимальна в кристаллах с молекулярной связью. Максимальная рабочая температура полимеров, например, определяется ухудшением не электрических свойств, а механической прочности – полимер становится текучим при малейших нагрузках. Наоборот, при низких температурах полимеры теряют свойство текучести, и для них становится характерным хрупкое разрушение, ограничивающее возможность их применения, например, в гибких кабелях.

Хрупкость

Многие материалы хрупки. Они, обладая сравнительно высокой прочностью по отношению к статическим нагрузкам, в то же время легко разрушаются динамическими, т.е. внезапно прилагаемыми усилиями. Распространенным приемом для оценки способности материала сопротивляться действию динамических нагрузок является испытание на ударный изгиб (определение удельной ударной вязкости).

В ряде случаев проверяют способность электроизоляционных материалов выдерживать без разрушения длительное воздействие вибраций, т.е. повторяющихся колебаний определенной частоты и амплитуды. Такая проверка чаще всего производится на готовых изделиях, которые для этой цели крепят на платформах (вибростендах), подвергающихся вибрациям по заданному режиму от соответствующего приводного механизма. Определение вибрационной стойкости важно, например, для изоляции самолетного электро- и радио- оборудования.

Твердость

Твердость, т.е. способность поверхностного слоя материала противостоять деформации от сжимающего усилия, передаваемого через посредство предмета малых размеров, имеет для диэлектриков менее существенное значение. Твердость определяется различными методами: для неорганических материалов – по минералогической шкале, для органических диэлектриков – по способу Бринелля и маятником Кузнецова.

Эластичность

Для многих диэлектриков важной механической характеристикой является эластичность, т.е. способность материалов испытывать более или менее значительные упругие обратимые деформации без разрушения при действии небольших растягивающих усилий.

Вязкость

Для жидких и полужидких электроизоляционных материалов, масел, лаков, заливочных и пропиточных компаундов и т.п. важной характеристикой является вязкость.

Динамическая вязкость, или коэффициент внутреннего трения жидкости, представляет собой величину, входящую в целый ряд законов

Кинематическая вязкость равна отношению динамической вязкости жидкости к ее плотности:

.                (9.20)

Вязкость всех веществ, не претерпевающих при нагреве химических изменений, сильно уменьшается при повышении температуры (рис. 9.15).

Рис. 9.15. Типичная зависимость вязкости жидкости от температуры