
【化】 accumulated plastic strain
累积塑性应变(Accumulated Plastic Strain)是材料在循环载荷或持续应力作用下发生的不可逆变形量总和,反映了材料塑性变形的历史积累效应。其核心特征包括:
不可逆性
塑性应变区别于弹性应变,卸载后不会恢复。例如金属在超过屈服极限后,即使卸载也会保留永久变形,多次循环后这些变形持续叠加形成累积效应 。
微观机制
源于材料内部位错滑移、晶界迁移等微观缺陷的不可逆运动。累积过程会导致材料硬化或软化,直接影响疲劳寿命 。
数学表达
常用增量形式定义:
$$ Delta varepsilon^p = int{0}^{t} sqrt{frac{2}{3} dot{varepsilon}{ij}^pdot{varepsilon}{ij}^p}dt $$
其中 $dot{varepsilon}{ij}^p$ 为塑性应变率张量,积分路径依赖加载历史(参考 ASME Boiler and Pressure Vessel Code, Section III)。
工程应用
在疲劳分析(如Coffin-Manson方程)、结构耐久性评估中,累积塑性应变是预测材料失效的关键参数。例如核电管道需监控该值以防蠕变-疲劳交互作用导致破裂 。
权威参考文献:
累积塑性应变是材料在塑性变形过程中,因外部载荷作用而产生的不可逆应变的累加量。以下是详细解释:
section*{1. 基本定义} 累积塑性应变是材料在超过屈服极限后,多次或持续受力时塑性应变的增量总和。它反映了材料在塑性阶段永久变形的累积程度,与弹性应变不同,这种变形在卸载后不会恢复。
section*{2. 物理机制}
• textbf{位错运动受阻}:金属材料中位错滑移受阻是主要成因,导致变形抗力增加(加工硬化)
• textbf{本构模型计算}:通过流动法则和屈服准则(如Mises准则)增量计算,数学表达式为:
$$
int dvarepsilon^p = sqrt{frac{2}{3} varepsilon{ij}^p varepsilon{ij}^p}
$$
其中$varepsilon_{ij}^p$为塑性应变张量分量
section*{3. 典型应用}
section*{4. 影响因素} begin{itemize} item 应力水平:动应力比越大,累积速度越快 item 加载历史:循环次数和路径影响累积量 item 材料状态:围压条件(如土体固结程度)会改变应变累积规律 end{itemize}
section*{5. 研究意义} 该参数是评估工程材料服役性能的关键指标,例如预测结构在循环荷载下的寿命衰减,或优化塑性成形工艺参数。
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