塑性变形
塑性变形名词解释
塑性变形名词解释塑性变形是指物质在受外力作用下发生不可逆的形变现象，其过程中原子或分子之间的排列和结构发生变化。
与弹性变形不同，塑性变形一旦发生，物质会永久性地保留其新的形状，无法恢复到原来的状态。
塑性变形广泛应用于材料科学、工程设计和制造等领域。
塑性变形的机制主要包括滑移、位错、扩散和相变等。
滑移是指晶格中的层状或面状结构在外力作用下沿着特定的晶面滑动，使晶体形成一种新的排列方式。
位错是晶格中原子位置的不连续和错位，是塑性变形的主要因素。
位错可以通过滑移、扩散或界面运动等方式发生移动，从而导致物质发生形变。
扩散是指物质中原子、离子或分子在固态中的移动，可以促使位错发生移动并引起塑性变形。
相变是一种物质由一个物态转变为另一个物态的过程，通过控制相变条件，可以实现塑性变形。
塑性变形对于材料的物理性质和力学性能具有重要影响。
塑性变形可以提高材料的延展性和塑性，降低其脆性和硬度，使其更适合于各种加工工艺。
塑性变形还可以改善材料的强度、硬度和韧性等机械性能，使之更适合于工程设计和制造。
此外，塑性变形还可以提高材料的导电性、导热性和耐腐蚀性等物理性质，扩大其应用领域。
塑性变形可以通过多种方式实现，包括热变形、冷变形、压力变形和拉力变形等。
热变形是在高温下进行的塑性变形，利用高温使材料的形变性能得以改善。
冷变形是在室温下进行的塑性变形，适用于各种类型的材料加工。
压力变形是通过在材料表面施加压力，使材料在局部区域内发生塑性变形。
拉力变形是通过对材料施加拉力，使其在延伸方向上发生塑性变形。
总之，塑性变形是物质在外力作用下发生不可逆形变的过程，其机制包括滑移、位错、扩散和相变等。
塑性变形对于材料的物理性质和力学性能具有重要影响，可以改善材料的延展性、韧性和均匀性，使之适应不同的工程需求。
塑性变形可以通过热变形、冷变形、压力变形和拉力变形等方式实现，广泛应用于材料科学、工程设计和制造等领域。
工程力学中的塑性变形如何分析？
工程力学中的塑性变形如何分析？在工程力学的领域中，塑性变形是一个至关重要的概念。
它不仅影响着材料的性能和结构的稳定性，还在各种工程应用中起着关键作用。
那么，我们究竟该如何对塑性变形进行分析呢？要理解塑性变形的分析方法，首先得明白什么是塑性变形。
简单来说，塑性变形指的是材料在受到外力作用时，产生的永久性、不可恢复的变形。
与弹性变形不同，弹性变形在去除外力后材料能恢复原状，而塑性变形一旦发生，即使外力消失，材料也无法回到初始的形态。
对于塑性变形的分析，我们通常从材料的本构关系入手。
本构关系描述了材料在受力状态下应力与应变之间的关系。
在塑性变形的情况下，这种关系变得较为复杂，因为材料的行为不再是简单的线性关系。
屈服准则是分析塑性变形的重要工具之一。
常见的屈服准则有Tresca屈服准则和von Mises屈服准则。
Tresca屈服准则认为，当材料中的最大剪应力达到一定值时，材料开始发生塑性变形。
而von Mises屈服准则则基于八面体剪应力的概念，当八面体剪应力达到某一临界值时，材料进入塑性状态。
在实际分析中，我们还需要考虑加载路径和加载历史。
加载路径指的是外力施加的方式和顺序，而加载历史则包括了之前所经历的加载过程。
这些因素都会对材料的塑性变形产生影响。
例如，在复杂的加载条件下，材料可能会表现出不同的塑性行为。
实验研究也是分析塑性变形不可或缺的手段。
通过拉伸实验、压缩实验等，可以直接获取材料在塑性变形阶段的应力应变数据。
这些实验数据不仅可以验证理论分析的结果，还能为建立更准确的本构模型提供依据。
在数值模拟方面，有限元方法被广泛应用于塑性变形的分析。
通过将结构离散成有限个单元，并结合材料的本构关系和边界条件，可以预测结构在受力情况下的塑性变形分布和发展趋势。
这对于复杂结构的设计和优化具有重要意义。
另外，多晶体材料中的塑性变形分析也是一个难点。
由于多晶体材料由众多晶粒组成，每个晶粒的取向和性能都有所不同，这使得塑性变形的分析更加复杂。
塑性变形1
3. 位错的交割
不在同一个滑移面上的两
刃型位错运动的过程中可 发生交割。
b1
图示例子表示如果位错AB向下
b2
运动扫过位错CD，由于扫过区
扭折
间的晶体两边发生了柏氏矢量 大小的滑移，在位错CD上产生
了EF转折。
3. 位错的交割
b1
b2
扭折
EF 是 一 段 新 的 短 位 错 线 ， 长 度为AB的柏氏矢量，它的柏 氏矢量与CD的柏氏矢量相同
意义：促进加工硬化
滑移的本质是借助
位错线的逐步运动。
多滑移时不同方向的位 错线相交割，互为阻碍 →难滑移
交滑移： 多个滑移面同时沿一个滑移方向进行的滑移。
密排六方晶体沿基面和 柱面交滑移的示意图
铝单晶体形变出现的 交滑移
意义： 当位错沿一个滑
移面的移动受阻时， 可通过攀移，转移到 另一个面继续滑移
τ＝(Fcosλ)/(A/cosφ)
λ
＝F/A ·（cosλ· cos φ)
＝σcosλ· cos φ
分切应力
取向因子
分切应力的大小与取向因子 直接相关
什么是临界分切应力：
❖ 临界分切应力(τK)： τK＝σscosλ· cosφ 使滑移系开动的最小分切应力
τk 的影响因素： ① 取决于金属本性（晶体结构、纯度、加工状态、
<111> <111>
5.68 27.44 33.8
Mg 密排六 99.95 {0001} <1120>
0.81
Ti 方 99.99 {1010} <1120> 13.7
4.滑移时的晶体转动
当外力作用于单晶体试 样上时，它在某些相邻层 晶面上所分解的切应力使 晶体发生滑移，而正应力 和垂直滑移方向的另一正 应力因滑移错开组成一力 偶，使晶体在滑移的同时 向外力方向发生转动。
金属的塑性变形
在某些特定条件下，金属晶体的一部分相对于另一部分沿一定轴进 行镜像对称的移动，形成孪晶。
扩散机制
金属在高温下，原子扩散能力增强，通过原子间的相互移动实现塑 性变形。
应力-应变关系与曲线分析
应力-应变关系
描述金属在塑性变形过程中所受应力 与产生的应变之间的关系。应力是单 位面积上的内力，应变是物体形状或 体积的改变程度。
热处理工艺改进
退火处理
通过退火处理可以消除金属材料内部的残余应力，改善其组织结 构和力学性能，从而提高其塑性变形能力。
正火处理
正火处理可以使金属材料获得细化的晶粒和均匀的组织，提高其 强度和塑性。
回火处理
回火处理可以消除淬火应力，稳定金属材料的组织和性能，进一 步提高其塑性变形能力。
微观组织调控手段
热处理工艺对塑性影响
01
退火处理
退火处理可以消除金属内部的残余应力，改善组织结构，提高其塑性。
例如，冷加工后的金属经过退火处理，可以恢复其塑性和韧性。
02
正火处理
正火处理可以使金属获得细化的晶粒和均匀的组织，从而提高其塑性和
韧性。正火处理常用于改善中碳钢的切削性能和力学性能。
03
淬火处理
淬火处理可以使金属获得马氏体组织，提高其硬度和强度，但会降低其
金属的塑性变形
目 录
• 塑性变形基本概念与原理 • 金属塑性变形过程中的组织结构演变 • 影响金属塑性变形能力因素探讨 • 金属塑性变形实验方法及技术应用 • 提高金属材料塑性变形能力策略探讨 • 总结：金属塑性变形研究意义与未来发展趋势
塑性变形基本概念与
01
原理
塑性变形定义及特点
塑性变形定义
利用电子显微镜的高分辨率和 高放大倍数，观察金属的微观 组织和结构缺陷，如位错、层 错、孪晶等。这些信息有助于 深入了解金属的塑性变形机制 和强化机制。
塑形变形实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 了解金属塑性变形的基本原理和规律；2. 掌握金属塑性变形实验的基本操作方法；3. 分析塑性变形对金属组织和性能的影响；4. 探讨塑性变形过程中的再结晶现象。
二、实验原理金属塑性变形是指金属在受力作用下，发生永久变形的过程。
在塑性变形过程中，金属内部晶粒会发生位错运动、滑移、孪晶等变形机制，导致晶粒发生塑性变形。
塑性变形对金属的组织和性能有重要影响，如强度、硬度、韧性等。
再结晶是指塑性变形过程中，晶粒发生重新排列、晶界移动、位错密度降低等现象，从而恢复金属的原始性能。
三、实验材料与设备1. 实验材料：纯铜棒；2. 实验设备：万能材料试验机、光学显微镜、电子天平、加热炉、砂纸等。
四、实验步骤1. 将纯铜棒加工成直径为10mm、长度为100mm的圆柱形试样；2. 对试样进行表面处理，去除氧化层；3. 使用万能材料试验机对试样进行拉伸实验，记录拉伸过程中的应力、应变数据；4. 将拉伸后的试样进行磨光、抛光，观察其显微组织；5. 使用光学显微镜观察试样变形前后的晶粒、位错等特征；6. 记录实验数据，分析塑性变形对金属组织和性能的影响。
五、实验结果与分析1. 拉伸实验结果根据实验数据，绘制应力-应变曲线，如图1所示。
从图中可以看出，纯铜棒在拉伸过程中，应力与应变呈线性关系，当应力达到屈服极限后，进入塑性变形阶段，应力与应变曲线出现非线性变化。
图1 纯铜棒应力-应变曲线2. 显微组织观察结果在光学显微镜下观察纯铜棒变形前后的显微组织，发现变形后的试样晶粒发生了明显变形，晶界模糊，位错密度增加，如图2所示。
图2 纯铜棒变形前后显微组织3. 再结晶现象分析在塑性变形过程中，试样发生再结晶现象，晶粒发生重新排列、晶界移动、位错密度降低等。
再结晶后的试样晶粒细化，位错密度降低，如图3所示。
图3 纯铜棒再结晶后显微组织六、结论1. 金属塑性变形是指金属在受力作用下，发生永久变形的过程；2. 塑性变形对金属的组织和性能有重要影响，如强度、硬度、韧性等；3. 塑性变形过程中的再结晶现象可以恢复金属的原始性能；4. 通过实验研究，掌握了金属塑性变形的基本原理和规律，为金属加工和材料设计提供了理论依据。
材料的塑性变形
材料的塑性变形材料的塑性变形是材料力学学科中的一个重要概念，指的是材料在受力作用下发生的可逆性变形过程。
塑性变形是材料的一种特性，表现为材料在一定温度和应力情况下，发生塑性变形后不会恢复到原状态。
本文将从塑性变形的定义、性质、影响因素和应用领域等方面展开探讨。
材料的塑性变形是指材料在外力的作用下，呈现出形状的变化，这种变化是可逆的。
与弹性变形不同的是，塑性变形是在超过材料的屈服点后发生的，且发生塑性变形后，材料不会完全恢复到原来的形状。
塑性变形是材料内部晶格结构发生改变的结果，通过滑移、重结晶等机制实现。
塑性变形是材料力学中一个重要的研究对象，它与材料的性能密切相关。
在工程实践中，我们常常需要考虑材料在受力状态下的塑性变形性能，以确保材料在服役过程中不会发生意外事故。
此外，塑性变形还与材料的加工性能、成形性能等密切相关，因此对塑性变形的研究具有重要的理论和实际意义。
塑性变形的性质主要包括以下几个方面：1. 可逆性：塑性变形是可逆的，并且不会引起材料的永久形变。
2. 体积不变性：塑性变形并不改变材料的体积。
3. 定向性：塑性变形是有方向性的，取决于材料的晶体结构和加载方向。
塑性变形的影响因素主要包括应力、温度和变形速率等。
在一定温度条件下，应力越大，材料的塑性变形越明显；温度越高，材料发生塑性变形的能力越强；变形速率对于塑性变形的影响也非常显著，通常情况下，变形速率越大，材料的塑性变形越明显。
材料的塑性变形在工程实践中有着广泛的应用。
例如，金属材料的塑性变形性能直接影响着金属制品的成形性能；塑料制品的塑性变形特性决定了其在加工过程中的可塑性等。
因此，通过研究材料的塑性变形特性，可以指导工程实践中材料加工的选择和工艺优化，提高材料的利用率和产品质量。
总之，材料的塑性变形是材料力学中一个重要的研究领域，具有重要的理论和实际意义。
通过深入研究材料的塑性变形特性，可以有效地指导工程实践中材料的选择和制造过程，为优化材料性能和提高产品质量提供理论支持。
ANSYS-塑性变形
塑性变形中文名称：塑性变形英文名称：plastic deformation定义：岩体、土体受力产生的、力卸除后不能恢复的那部分变形。
应用学科：水利科技（一级学科）；岩石力学、土力学、岩土工程（二级学科）；土力学（水利）（三级学科）塑性变形（Plastic Deformation），的定义是物质-包括流体及固体在一定的条件下，在外力的作用下产生形变，当施加的外力撤除或消失后该物体不能恢复原状的一种物理现象。
材料在外力作用下产生而在外力去除后不能恢复的那部分变形塑性变形。
材料在外力作用下产生应力和应变（即变形）。
当应力未超过材料的弹性极限时，产生的变形在外力去除后全部消除，材料恢复原状，这种变形是可逆的弹性变形。
当应力超过材料的弹性极限，则产生的变形在外力去除后不能全部恢复，而残留一部分变形，材料不能恢复到原来的形状，这种残留的变形是不可逆的塑性变形。
在锻压、轧制、拔制等加工过程中，产生的弹性变形比塑性变形要小得多，通常忽略不计。
这类利用塑性变形而使材料成形的加工方法，统称为塑性加工。
机理固态金属是由大量晶粒组成的多晶体，晶粒内的原子按照体心立方、面心立方或紧密六方等方式排列成有规则的空间结构。
由于多种原因，晶粒内的原子结构会存在各种缺陷。
原塑性变形子排列的线性参差称为位错。
由于位错的存在,晶体在受力后原子容易沿位错线运动,降低晶体的变形抗力。
通过位错运动的传递，原子的排列发生滑移和孪晶（图1）。
滑移是一部分晶粒沿原子排列最紧密的平面和方向滑动，很多原子平面的滑移形成滑移带，很多滑移带集合起来就成为可见的变形。
孪晶是晶粒一部分相对于一定的晶面沿一定方向相对移动，这个晶面称为孪晶面。
原子移动的距离和孪晶面的距离成正比。
两个孪晶面之间的原子排列方向改变，形成孪晶带。
滑移和孪晶是低温时晶粒内塑性变形的两种基本方式。
多晶体的晶粒边界是相邻晶粒原子结构的过渡区。
晶粒越细，单位体积中的晶界面积越大，有利于晶间的移动和转动。
金属材料塑性变形机制与特点
第三章 塑性变形
单击添加副标题
3.1金属材料塑性变形机制与特点
单击添加副标题
3.1.1 金属晶体塑性变形的机制 3.1.2 多晶体材料塑性变形特点
3.1.1 金属晶体塑性变形的机制
定义 fcc: {111} <110>; bcc: {110} {112} {123} <111> 滑移系 hcp: {0001} 定义 hcp 滑移系少，故常以孪生方式进行 fcc bcc 孪生变形量是很有限的，它的作用改变晶体取向，以便启动新的滑移系统，或使难于滑移的取向改变为易于滑移的取向。
位错运动速率与外力有强烈依存关系。
01
02
03
屈服现象产生与下述三个因素有关：
冷变形金属的真应力-应变关系
颈缩条件分析
韧性的概念及静力韧度分析
3.3真应力-应变曲线及形变强化规律
当应力超过屈服强度之后，塑性变形并不像屈服平台那样连续流变下去，而需要继续增加外力才能继续进行，于是应力-应变曲线上表现为流变应力不断上升，出现了所谓形变强化现象。材料在形变强化阶段的变形规律用其应力-应变曲线（也叫流变曲线）描述。
物理屈服现象首先在低碳钢中发现，尔后在含有微量间隙溶质原子的体心立方金属，如Fe、Mo、Nb 、Ta等，以及密排六方金属，如Cd和Zn中也发现有屈服现象。
01
对屈服现象的解释，早期比较公认的是溶质原子形成Cottrell气团对位错钉扎的理论。以后在共价键晶体如硅和锗，以及无位错晶体如铜晶须中也观察到物理屈服现象。
则定义二者的比值: α——软性系数, α↑→τmax↑→应力状态越软,金属易于 先产生塑性变形。 α↓→应力状态越硬→金属易于产生脆性 断裂。
测硬度时,其应力状态相当于三向不等压缩,因此,硬度试验时的加载方式属于很软的应力状态。
材料的塑性变形
故
得
m≈
Gb 2π a
对 于 晶 体 来 说 ， a≈ b， 故 上 式 可 写 为 ：
m≈
G 2π
.
13
2.2 理想晶体的强度
为什么完整晶体理论屈服强度和实验测定的屈服强度差异 大？
原因： ➢近似为弹性变形，利用胡克定律； ➢剪切力与原子间距离并非符合正弦变化； ➢推导过程中针对的是理想晶体，而实际晶体存在缺陷。
理想晶体——空间点阵每一个格点都被原子占有和原子 平面的规整排列未被破坏而构成的晶体，即完全符合格子构 造规律的晶体。
理想晶体的化学和物理性质——取决于原子的结构和原 子间的结合性质。
理想晶体的塑性变形——是由晶体沿着晶面的整体滑移 而引起的，塑性变形的出现意味着晶体屈服。
.
7
2.2 理想晶体的强度
.
28
2.3.1 位错的基本概念（dislocation）
（2）位错的类型
c.混合位错
混合位错的形成
.
29
2.3.2 柏氏矢量与柏氏回路
（1）柏氏矢量的确定
位错线在几何上的两个特征：
①位错线的方向ξ，它表明给定点上位错线的取向，由 人们的观察方位来决定，是人为规定的；
②位错线的伯格斯矢量b，它表明晶体中有位错存在时， 滑移面一侧质点相对于另一侧质点的相对滑移或畸变， 由伯格斯于1939年首先提出，故称为伯格斯矢量，简称 为伯氏矢量。
上、下半晶体相对移动
.
9
2.2 理想晶体的强度
P和R位置上的原子处于晶体点阵的平衡位置，势能最低，该 位置上的原子处于平衡位置；而P和R之间中央Q位置，势能最高 ，Q位置上的原子处于亚稳定状态，势能的变化取决于原子键的 性质。因此，势能随位移变化曲线的真实形状很难确定。
塑性变形_精品文档
塑性变形1. 引言塑性变形是固体力学中的一个基本概念，指的是材料在超过其弹性限度后，可以继续变形而不恢复原状的能力。
塑性变形可以发生在金属、塑料、陶瓷等材料中，常见于制造、建筑和工程领域。
本文旨在介绍塑性变形的基本原理、影响因素以及常见的塑性变形工艺。
2. 塑性变形的基本原理塑性变形与材料的内部结构和原子之间的相互作用有关。
在塑性变形过程中，材料中的晶体结构发生变化，原子之间的接触位置发生滑移。
这种滑移可以改变原子之间的相互作用，从而使材料继续变形。
塑性变形的基本原理可以归纳如下：•内部滑移：在材料中存在众多晶体结构，滑移发生时，晶体结构中的原子沿滑移面移动，发生形变。
•位错运动：位错是晶体结构中的缺陷，可以像滑行带一样在晶体中移动。
位错的运动是塑性变形的基本过程。
•变形时的晶界滑移：晶界是不同晶粒之间的边界，当材料变形时，晶界也会发生滑移，使晶粒相对于彼此发生位移。
3. 影响塑性变形的因素塑性变形的程度和方式受到多种因素的影响，以下是几个重要的影响因素：3.1 物质本身的性质不同材料的塑性变形性能不同。
金属通常具有良好的塑性，可以在大变形下发生塑性变形。
而一些脆性材料如陶瓷通常只能发生很小的变形，容易发生破裂。
此外，合金、塑料等材料也具有独特的塑性变形性质。
3.2 变形速率变形速率指的是材料在单位时间内发生的变形量。
较高的变形速率往往会导致材料在塑性变形过程中发生更大的变形。
这是因为较高的变形速率会加快位错的运动和晶界的滑动，使材料更容易发生塑性变形。
3.3 温度温度对塑性变形也有很大影响。
较高的温度能够使材料中的原子更容易滑动，从而促进塑性变形的发生。
相反，较低的温度会使材料变得更加脆性，减少塑性变形的程度。
3.4 应力状态材料受到的应力状态也会影响其塑性变形。
在拉伸应力作用下，材料会发生延伸变形；而在剪切应力作用下，材料会发生屈服变形。
不同应力状态下，材料的塑性变形方式有所不同。
4. 常见的塑性变形工艺塑性变形工艺是一种通过对材料施加力来改变其形状和尺寸的方法。
塑性变形
σ< σe，弹性变形阶段，应力应变成正比，变 形可逆。
σ> σs ，塑性变形阶段，变形不逆。
σs <σ< σb ，均匀塑性变形阶段。
σ> σb ,不均匀塑性变形阶段。
σe、 σs、 σb：强度指标，是机械零件强度设计
的依据，表征材料对变形的抵抗力。
δ 、φ ：塑性指标，表征材料塑性变形的能力。
真应变与工程应变的对比表。
0.00995 0. 0953 0.6931 2.398 0.01 0.1 1 10 4.615 100 3.908 1000 -∞ -1
εT ε
-0.0105 -0. 1054 -0.6931 -6.956 -0.01 -0性变形阶段的真应力-真应 变曲线。 n B T 近似数学表达式： T B—与材料强度有关的常数（强度系数）； n —形变强化指数（硬化指数）。表征金属在 均匀变形阶段的形变强化能力。也表征金属均匀 塑性变形的能力。 n=0，材料呈完全塑性。n=1，材料呈完全弹 性。 一般n=0.1~0.50。与材料的化学成分有关， 也与其热处理状态有关。
20号钢
35号钢 45号钢 50号钢 60号钢
第六章 塑性变形
各种材料从原料到成品，一般要经过 压力加工（锻造、轧制、冲压、挤压、拉 拔等）这道工序。 变形的结果： 外形及尺寸改变； 内部组织及性能变化。
第一节 金属的应力－应变曲线
一、工程应力－应变曲线
P F0 工程应变： l l0 l0
工程应力：
σe：比例(弹性)极限； σs：屈服极限； σb ：抗拉强度； l k l0 100% 伸长率： l0 断面收缩率： F0 Fk 100%
2l 0 ln ln 2; T压 l0
弹性变形及塑性变形
一、弹性和塑性的概念可变形固体在外力作用下将发生变形。
根据变形的特点，固体在受力过程中的力学行为可分为两个明显不同的阶段：当外力小于某一限值〔通常称之为弹性极限荷载〕时，在引起变形的外力卸除后，固体能完全恢复原来的形状，这种能恢复的变形称为弹性变形，固体只产生弹性变形的阶段称为弹性阶段；当外力一旦超过弹性极限荷载时，这时再卸除荷载，固体也不能恢复原状，其中有一局部不能消失的变形被保存下来，这种保存下来的永久变形就称为塑性变形，这一阶段称为塑性阶段。
根据上述固体受力变形的特点，所谓弹性，就定义为固体在去掉外力后恢复原来形状的性质；而所谓塑性，那么定义为在去掉外力后不能恢复原来形状的性质。
“弹性［Elasticity］"和“塑性〔Plasticity〕〃是可变形固体的根本属性，两者的主要区别在于以下两个方面：1］变形是否可恢复：弹性变形是可以完全恢复的，即弹性变形过程是一个可逆的过程；塑性变形那么是不可恢复的，塑性变形过程是一个不可逆的过程。
2〕应力和应变之间是否一一对应：在弹性阶段，应力和应变之间存在一一对应的单值函数关系，而且通常还假设是线性关系；在塑性阶段，应力和应变之间通常不存在一一对应的关系而且是非线性关系〔这种非线性称为物理非线性〕。
工程中，常把脆性和韧性也作为一对概念来讲，它们之间的区别在于固体破坏时的变形大小，假设变形很小就破坏，这种性质称为脆性；能够经受很大变形才破坏的，称为韧性或延性。
通常，脆性固体的塑性变形能力差，而韧性固体的塑性变形能力强。
二、弹塑性力学的研究对象及其简化模型弹塑性力学是固体力学的一个分支学科，它由弹性理论和塑性理论组成。
弹性理论研究理想弹性体在弹性阶段的力学问题，塑性理论研究经过抽象处理后的可变形固体在塑性阶段的力学问题。
因此，弹塑性力学就是研究经过抽象化的可变形固体，从弹性阶段到塑性阶段、直至最后破坏的整个过程的力学问题。
构成实际固体的材料种类很多，它们的性质各有差异，为便于研究，往往根据材料的主要性质做出某些假设，忽略一些次要因素，将它抽象为理想的“模型〞。
塑性变形文档
塑性变形引言塑性变形是一种材料的力学特性，指的是材料在应力作用下发生形状改变而不恢复原状的现象。
相比于弹性变形，塑性变形更具有永久性和不可逆性。
塑性变形在材料的加工和制造过程中起着非常重要的作用，同时也是材料力学研究的重要领域。
塑性变形的特点塑性变形的主要特点如下：1.永久性：塑性变形一旦发生，材料的形状将永久改变，不能通过去除外力来恢复原状。
2.不可逆性：与弹性变形不同，塑性变形是不可逆的，即一旦变形发生，材料无法自然地回到未变形的状态。
3.应力松弛：在塑性变形过程中，材料内部的应力会随着时间的推移而逐渐松弛，这是塑性变形的一个重要特征。
4.变形行为：塑性变形具有明显的屈服阶段、流变阶段和稳定阶段。
屈服阶段表现为应力与应变之间的非线性关系，流变阶段则表现为应力基本保持恒定，应变继续增加。
稳定阶段则表现为应力和应变逐渐趋于平衡。
塑性变形的影响因素塑性变形的发生受到多种因素的影响，主要包括：1.硬度：硬度是材料抵抗塑性变形的能力，硬度越高，材料越难发生塑性变形。
2.温度：温度对材料的塑性变形有重要影响。
通常来说，低温下材料的塑性变形能力较低，而高温下材料的塑性变形能力较高。
3.应变速率：应变速率是指材料在受力下的变形速度，高应变速率下材料更容易发生塑性变形。
4.晶界：晶界是晶体内部各个晶粒之间的边界。
晶界对材料的塑性变形有着重要影响，晶界的存在增加了材料的塑性，使其更容易发生变形。
塑性变形与材料加工塑性变形在材料加工和制造过程中发挥着重要作用。
下面以常见的金属材料加工为例来说明：1.铸造：在铸造过程中，液态金属会通过凝固而形成固态材料。
然而，在凝固过程中，金属会发生塑性变形，产生一定的应力和应变，这会导致铸件的几何尺寸和形状发生变化。
2.锻造：锻造是一种常见的金属加工方法，它是通过对金属材料施加一定的压力和变形，使其发生塑性变形，从而得到所需的形状和尺寸。
锻造可以改变金属的晶粒结构和机械性能。
3.压延：压延是一种常见的金属加工方法，通过对金属材料施加轴向力和横向变形，使其发生塑性变形，从而得到所需的薄板或线材。
塑性变形失效
目
CONTENCT
录
• 引言 • 塑性变形失效的类型 • 塑性变形失效的原因 • 塑性变形失效的预防措施 • 塑性变形失效的案例分析 • 结论
01
引言
塑性变形失效的定义
塑性变形失效是指金属材料在受到外力作用时，发生不可逆的永 久变形，导致其形状、尺寸和性能发生变化，无法满足使用要求 的现象。
环境因素
腐蚀介质
在腐蚀环境中，材料表面可能发生腐蚀，导致其力学性能下降，进而影响其塑性变形能力。
温度
温度对材料的塑性变形能力有显著影响。低温可能导致材料脆化，高温则可能导致材料软化，均不利 于保持材料的塑性变形能力。
温度
低温脆化
在低温环境下，一些材料可能发 生低温脆化现象，表现为塑性显 著下降，甚至完全丧失。
性变形失效。
加强设备维护和保养
要点一
总结词
定期的设备维护和保养可以有效预防塑性变形失效。
要点二
详细描述
建立完善的设备维护和保养制度，定期对设备进行检查、 润滑、紧固等操作，确保设备处于良好的工作状态，延长 设备使用寿命，减少塑性变形失效的发生。
05
塑性变形失效的案例分析
案例一：汽车零件的弯曲失效
优化产品设计
总结词
优化产品设计可以有效降低塑性变形失效的 风险。
详细描述
通过合理的结构设计、减少局部应力集中、 增加加强筋等措施，改善产品的受力状况， 从而减少塑性变形失效的可能性。
提高制造工艺
总结词
提高制造工艺水平是预防塑性变形失效的关 键环节。
详细描述
采用先进的加工设备和工艺，如精密铸造、 锻造、焊接等，确保产品制造过程中材料的 均匀性和致密性，降低因工艺问题导致的塑
一、4.塑性变形及其性能指标
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4.3.3.1 固溶强化实例
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固溶强化的影响因素：
① 溶质原子含量越多，强化效果越好； ② 溶剂与溶质原子半径差越大，强化效果越好； ③ 溶剂与溶质原子价电子数差越大，强化效果越好；
④ 间隙式溶质原子的强化效果高于置换式溶质原子。
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4.4.4 第二相
软基体＋硬第二相
弥散强化
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4.6.1 缩颈
描述：一些金属材料和高分子材料在拉伸时，变 形集中于局部区域的特殊状态，它是在应变硬化 与截面减小的共同作用下，因应变硬化跟不上塑 性变形的发展，使变形集中于试样局部而产生的。
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4.6.2 产生缩颈的工程应力
应变硬化 系数K
应变硬化 指数n
n b K e
几何软化；，接近45，滑移变得容易。
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2. 晶体的孪生
孪生：在切应力作用下 晶体一部分相对于一定 晶面（孪生面）和晶向 （孪生方向）发生切变 的变形过程。 孪晶与未变形的基体间 以孪晶面为对称面成镜 面对称关系 。
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①
孪晶中的晶格位向变化
发生切变、位向改变的这一部分晶体称为孪晶。
3非晶态材料的塑性变形?非晶态玻璃材料不存在晶体中的滑移和孪生的变形它们的永久变形是通过分子位置的热激活交换来进行的属于粘性流动变形机制塑性变形需要在一定的温度下进行故普通无机玻璃在室温下没有塑性
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第四节
回忆：力—伸长曲线
不均匀集 中塑性变 形
屈服塑 性变形
弹性变形 阶段
均匀塑 性变形
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位错切过第二相粒子（表面能、错排能、粒子阻碍位 错运动） 位错绕过第二相粒子（粒子、位错环阻碍位错运动）
塑性变形
迁移方向
附加半晶面棱上的一个原子O受到原子C和D的吸引 力。这两个原子对原子O水平方向上的吸引力大小相 等，方向相反。 当有剪应力作用，并使原子O有一个小的向右移动， 原子D对原子O的吸引力增加，而原子C对原子O的 吸引力减小。此时原子O受到向右的推力，使位错向 右移动一个距离。
当力持续作用，处于移动面1的下端棱上原子产生一 个位移，使它们的位置与半晶面2上端原子位置连成 一线，半晶面1和2的原子（红点）形成一个新原子面， 晶面2 进一步向右移动，形成一个附加半晶面。 依次类推，下一步2和3 连接起来。
外力持续作用的结果：晶体在剪切应力作用下，不是 晶体中所有原子都同时移动，而是其中一小部分，在 较小外力作用下，使晶体两部分彼此相对移动。
b 原子运动的速度
原子具有激活能的几率（或原子脱离平衡位置的 几率）与波尔兹曼因子成正比，其运动速度与波 尔兹曼因子成正比。 v=v0exp[-H()/kT]
v0------与原子热振动固有频率有关的常数；
k------波尔兹曼常数，为1.38×10-23 J/K
c 讨论 =0，T=300 K 则 kT=4.14×10- 21J=4.14×1021×6.24×1018eV=0.026eV
滑移区
位错环 B
A
A
B
• 当两端弯出来的线段相互靠近时，由于该两线段平行 于柏氏矢量b，但位错线方向却相反，分别属于左螺 和右螺位错，因此会互相抵消，形成一闭合的位错环 以及位错环内的一小段弯曲位错线。只要外加应力继 续作用，位错环便继续向外扩张同时环内的弯曲位错 在线张力作用下又被拉直，恢复原始状态并重复以前 的运动，这样源源不断地产生新的位错环，从而造成 位错的增殖。
金属材料的塑性变形课件
热轧工艺
总结词
热轧工艺是一种在高温下对金属材料进行塑性变形的加工方法，通过将金属材料加热至一定温度后进 行轧制，使其发生塑性变形。
详细描述
热轧工艺通常在高温下进行，将金属材料加热至其塑性变形温度范围后进行轧制。在轧制过程中，金 属材料的晶格结构发生变化，导致其形状和尺寸发生改变。热轧工艺可以生产出大尺寸、形状简单的 金属制品，广泛应用于钢铁、铜、铝等金属材料的加工。
金属材料的塑性变形机制
滑移
金属晶体在切应力的作用下，晶 体的一部分相对于另一部分沿着 一定的晶面和晶向发生相对移动
。
孪生
金属晶体在切应力的作用下，晶 体的一部分相对于另一部分沿着 一定的晶面和晶向发生较大的相 对移动，但不改变晶体的对称性
的变形方式。
晶界滑移
晶界在切应力的作用下发生相对 移动，使整个晶体发生变形。
形加工，以确保其性能和安全性。
05
金属材料塑性变形的挑战与展 望
金属材料塑性变形的挑战
01
加工硬化
金属在塑性变形过程中，随着 变形程度的增加，材料的强度 和硬度逐渐提高，导致继续变 形所需的应力不断增加。这使 得金属的塑性变形变得困难， 甚至可能导致加工中止。
02
温度影响
金属材料的塑性变形受温度影 响较大。在低温环境下，金属 材料的塑性变形能力会显著降 低，可能导致脆性断裂。而在 高温环境下，金属可能会发生 氧化、腐蚀等反应，影响其力 学性能。
锻造工艺
总结词
锻造工艺是一种通过施加外力使金属材 料发生塑性变形的加工方法，通常在高 温或室温下进行。
VS
详细描述
锻造工艺可以通过多种方式实现，如自由 锻、模锻等。在锻造过程中，金属材料被 施加外力，使其发生塑性变形，以获得所 需的形状和性能。锻造工艺可以生产出高 强度、高韧性的金属制品，广泛应用于航 空、汽车、船舶等领域的金属加工。
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