塑性变形

✍ dations ◷ 2025-09-13 17:05:00 #塑性变形,材料力学

塑性变形(英语:Plastic deformation),指材料受外力作用而形变时,若过了一定的限度则不能恢复原状,这样的变形叫做塑性变形。这个限度称作弹性限度。以具延展性的金属为例,当它受到小程度的拉力时,它延长后可以回复原状,但若拉力很大,它可能有某部分拉长后不能缩短。

大部分的物料也会发生塑性变形,包括金属、泥土、混凝土、泡沫、岩石、骨骼、皮肤等。出现塑性变形的原因各有不同,总括来说是由于物质内出现微小的裂缝或差排。物料的延展性愈高,弹性限度愈高。此外,弹性限度也受拉力增加的速度影响。

金属晶体塑性变形时出现两种机制:第一种是个别的原子由本来的位置移到另一个位置;第二种是两层晶体错位。

大部分的金属的塑性变形能力在高温时较高,因此可以借此塑造其外形。铅在室温时已能显示出足够的塑性变形能力,但铸铁的塑性变形能力在很高温度下也很弱。

在纳米尺度中,一些立方晶系的简单金属在特定条件下,其塑性变形是可逆的。

此外,晶体的裂缝可能与差排纠缠在一起,令差排不能继续滑动,晶体的塑性变形变得局部性。

无定形体缺乏规则的结构,差排的概念是不适用的。在无定形体中,原子与原子间存在着很大的空间,拉力会压缩这些空间,但空间被压缩后不会重新扩张。有些物料拉伸的部分会出现像薄雾般的颜色,这是因为拉力形成一些纳米纤维。

马氏体的塑性变形较复杂,不能以简单的理论解释。如镍钛合金,根㯫以上提到的理论,其塑性变形是不可逆的,但实际上它是可逆的,是为“伪弹性”,或形状记忆。

形变有数种数学的诠释方法,例如虎克定律。但虎克定律并不是时时都准确,它只能描述物质在到达降伏强度之前的状态。

1934年,杰弗里·泰勒和其他两名科学家几乎同时发现物质的塑性形变可以用差排的理论解释,这样物质的形变应用一系列非线性的公式解释。

为了决定特定物质是否已经降伏,即处于塑性变形,一些理论,如Tresca criterion和Von Mises criterion,被用作指标。但它们已被发现不是适用于所有的物质,因此其他的理论也会被使用到。

此理论假定物质受到拉力或压力降伏时,它受到剪应力也会降伏。莫尔圆被用作估计物质的抗剪切力,当达到以下条件时物质会降伏:

σ1为最高应力,σ3为最低应力,σ0为降伏强度。此公式可推导出一个表面,在表面内的状态为弹性形变,在表面上的状态为塑性形变,而不存在表面外的物质状态。

此理论基于前一理论,但假设静水压力并不导致物质降伏,而是取决于有效应力(英语:Effective stress)。

此公式导出一曲面,在表面内的状态为弹性形变,在表面上的状态为塑性形变,而不存在表面外的物质状态。

相关

  • 马里昂县马里昂县(Marion County, Oregon)是美国俄勒冈州西北部的一个县。面积3,093平方公里。根据美国人口调查局2005年估计,共有人口305,265人。县治塞勒姆 (Salem)也是州的首府。184
  • 镧系元素镧系元素是第57号元素镧到71号元素镥(或镥)共15种元素的统称。镧系元素也属于过渡元素,只是镧系元素的外层和次外层的电子构型基本相同,新增加的电子则大都填入了从外侧数第三个
  • 粮食粮食指植物可供人类食用的部分。狭义的粮食单指谷物(cereal),即禾本科作物的种子(以及例外情形的非禾本科的荞麦种子)。广义的粮食还要包括豆科植物的种子,以及马铃薯等植物可供食
  • Nasub4/subSiOsub4/sub原硅酸钠(Sodium orthosilicate)是一种无机化合物,化学式为Na4SiO4。它是钠的硅酸盐之一,是原硅酸盐(英语:Orthosilicate),形式上是不稳定的原硅酸(H4SiO4)的盐。原硅酸钠被认为是油田
  • 京城集团京城建设,是台湾南部一家大规模的营建商,成立于1982年,以建志营造和百
  • 热带医学热带医学是医学领域的一个分支,是研究主要发生于热带和亚热带地区的危害人类健康的疾病及相关问题的一门科学。随着全球气候变化及疾病的传播与扩散,有些原来仅见于热带或亚热
  • 南碇岛南碇岛是一座隶属于福建省漳州市漳浦县的椭球形火山岛。南碇岛距离海岸约6.5公里,面积0.07平方公里,海拔51.5米。传说,盘古开天,四个儿子镇守东南沿海。大儿子是大屿,后因岛上一
  • 1188年重要事件及趋势重要人物
  • 兵员和文职人员局中国人民解放军军徽中央军委政治工作部兵员和文职人员局,位于北京市,是中央军事委员会政治工作部下属局,负责全军兵员和文职人员工作。1950年,中央人民政府人民革命军事委员会作
  • 林肯市林肯市(Lincoln)位于美国内布拉斯加州东部,是该州的首府兼第二大城市,仅次于奥马哈,也是兰开斯特县(Lancaster County)的县治所在。该市成立于1856年,原名兰开斯特,于1867年改名以纪