
【化】 plastic collapse
塑性破坏(Plastic Failure)是材料在持续载荷作用下发生不可逆形变后最终断裂的失效模式。根据工程力学原理,该现象包含三个阶段:
术语定义 中文术语"塑性破坏"对应英文"plastic failure",特指材料应力超过屈服强度后,材料晶格发生滑移变形,失去恢复能力直至断裂的过程。中国机械工程学会《机械工程术语》将其定义为"材料在塑性变形阶段发生的失效行为"。
破坏机制 包含弹性变形阶段(应力σ≤σ_y)、均匀塑性变形(σ_y<σ≤σ_u)和局部颈缩断裂三个阶段。其数学表达式为: $$ sigma = Eepsilon quad (epsilon leq epsilon_y) sigma = Kepsilon^n quad (epsilon_y < epsilon leq epsilon_u) $$ 其中E为弹性模量,K为强度系数,n为应变硬化指数。
判定标准 依据GB/T 10623《金属材料力学试验术语》,塑性破坏需同时满足:
影响因素 美国材料试验协会ASTM E8标准指出,应变速率(10^{-3}~10^{-6}s^{-1})、温度(室温~0.6T_m)和材料晶格类型(FCC金属更易发生)是主要控制参数。例如低碳钢在常温下典型塑性应变可达20-40%。
工程应用 英国剑桥大学材料系研究表明,压力容器设计中需保证塑性破坏先于脆性断裂,通过限制应力强度因子KI≤0.8K{IC}来实现失效模式控制。
塑性破坏是指材料或结构在外力作用下,经过显著塑性变形后发生的破坏形式。其核心特征包括破坏前的明显变形、可观察的预兆以及特定的断口形态。以下是详细解释:
塑性破坏通常发生在材料或构件承受的应力超过其屈服强度后,此时材料进入塑性变形阶段,即使卸载也无法恢复原状。当变形累积到极限时,最终导致破坏。
特征 | 塑性破坏 | 脆性破坏 |
---|---|---|
变形量 | 大,有明显预兆 | 小或无,突发性破坏 |
断口形态 | 纤维状、暗色 | 平齐、晶粒状、有光泽 |
应力状态 | 通常达到抗拉强度后发生 | 可能低于屈服强度即发生 |
危险性 | 较低(可提前干预) | 较高(无预警) |
材料的塑性破坏受矿物成分、密度、温度(如高温热脆、低温冷脆)及加载方式(静力/动力荷载)等影响。
总结来看,塑性破坏通过显著变形提供预警,是工程中相对可控的破坏形式,而脆性破坏则更具突发风险。实际应用中需根据材料特性和工况选择设计标准。
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