塑性（力学专业术语）

塑性

力学专业术语

塑性，力学专业术语，（英文Plasticity Ductility Briquettability），是指在外力作用下，材料能稳定地发生永久变形而不破坏其完整性的能力。应力超过弹性极限后，发生的变形包括弹性变形和塑性变形两部分，塑性变形不可逆。塑性应变的大小可能是加载速度快慢的函数，如果材料响应和载荷速率或变形速率无关，称材料为率无关，相反，与应变速率有关的塑性叫作率相关的塑性。

概述

对大多数的工程材料，当其应力低于比例极限（弹性极限）时，应力一应变关系是线性的，表现为弹性行为，也就是说，当移走载荷时，其应变也完全消失。而应力超过弹性极限后，发生的变形包括弹性变形和塑性变形两部分，塑性变形不可逆。评价金属材料的塑性指标包括伸长率（延伸率）A和断面收缩率Z表示。

由于屈服点和比例极限相差很小，因此在ANSYS程序中，假定它们相同。在应力一应变的曲线中，低于屈服点的叫作弹性部分，超过屈服点的叫作塑性部分，也叫作应变强化部分。塑性分析中考虑了塑性区域的材料特性。如果施加的应力大于弹性极限，材料便呈现塑性，不能恢复到初始状态。也就是说屈服之后的形变是永久性的。

应用

依据材料的性质以及工程的要求，通过简化得出满足工程计算精度要求的岩土类摩擦材料、金属类晶体材料的塑性本构关系；对强度控制的工程问题如有充分塑性变形条件则可将材料视作理想塑性材料，应用屈服条件和极限分析条件，采用传统的或数值的极限分析方法，求得工程安全系数或极限承载力。

相关性

既然塑性是不可恢复的，那么这种问题的就与加载历史有关，这类非线性问题叫作与路径相关的或非保守的非线性。

路径相关性是指对一种给定的边界条件，可能有多个正确的解—内部的应力，应变分布—存在，为了得到真正正确的结果，必须按照系统真正经历的加载过程加载。

工程应力

塑性材料的数据一般以拉伸的应力—应变曲线形式给出。材料数据可能是工程应力（p/A0）与工程应变（dl/l0），也可能是真实应力（P/A）与真实应变（Ln(l/l0)）。

大应变的塑性分析一般采用真实的应力，应变数据而小应变分析一般采用工程的应力、应变数据。

激活塑性

当材料中的应力超过屈服点时，塑性被激活（也就是说，有塑性应变发生）。而屈服应力本身可能是温度、应变率、以前的应变历史、侧限压力、其它参数中参数的函数。

在物理中，塑性即范性，与弹性相对。

钢筋的塑性指标：冷弯性能、延伸率。

材料

在外力作用下，虽然产生较显著变形而不被破坏的材料，称为塑性材料。相反在外力作用下，发生微小变形即被破坏的材料，称为脆性材料。屈服强度表示材料将发生破坏。材料的塑性和韧性的重要性并不亚于强度。塑性和韧性差的材料，工艺性能往往很差，难以满足各种加工及安装的要求，运行中还可能发生突然的脆性破坏。

这种破坏往往滑事故前兆，其危险性也就更大。脆性材料抵抗冲击载荷的能力更差。"塑性材料"（plastic material）；工程上常将延伸率占5%的材料称为塑性材料，而将延伸率占<5%的材料称为脆性材料。

对于塑性材料，其抗拉与抗压强度基本相等，对于脆性材料，其抗拉强度一般小于其抗压强度塑性材料在断裂前的变形较大，塑性指标（断面收缩率和伸长率）较高，抵抗拉断的能力较好，其常用的强度指标是屈服极限，而且一般地说，在拉伸和压缩时的屈服极限值相同。

实验

1、实验目的

在力学试验机上进行室温压缩实验，掌握实验技能。

初步分析金属冷变形时变形抗力和加工硬化现象的影响因素。

2、实验原理

变形抗力是材料产生塑性变形时单位面积上对抗变形的阻力。

实验采用100kN力学试验机和圆柱压缩模具进行金属室温压缩变形抗力的测定，同时还对圆柱压缩时的加工硬化现象进行分析和评定。

金属塑性成形过程中，随着冷变形程度的提高，变形抗力增加，硬度上升，塑性下降，这就是“加工硬化”现象。“加工硬化”实质上是由于在外力作用下金属塑性变形过程中位错运动受阻，主要表现为交叉滑移中位错运动范围缩小，因此金属性能随之改变。

3、实验内容

（1）学习圆柱压缩变形抗力的测定方法，了解技术准备的有关内容；

（2）完成冷轧/退火状态45钢圆柱不同变形程度的压缩；

（3）分析评定加工硬化现象（无润滑剂和有润滑剂）。

4、实验步骤

（1）分组领取试样，指定压缩实验方案和模具使用方案；

（2）将要进行加工硬化现象分析的试样，在压缩前测量并纪录其几何尺寸和硬度值；

（3）开动力学试验机，分组完成不同变形程度的圆柱压缩；

（4）测量并纪录压缩后试样的几何尺寸和硬度值；

（5）对试样进行不同变形程度的压缩变形，获得压缩变形实验曲线；

（6）测量并纪录压缩后试样的几何尺寸，处理并分析压缩变形实验曲线。

参考资料

1.塑性本构理论与工程材料塑性本构关系·知网空间