
【化】 plastic zone
"塑性區"(plastic zone)是材料力學與工程學中的核心概念,指材料在承受外力時發生不可逆塑性變形的區域。其對應的英文術語為"plastic zone"或"plastic region",常見于金屬加工、地質力學和結構工程領域。以下是基于權威文獻的詳細解析:
力學定義
當材料所受應力超過其屈服強度(yield strength)時,微觀結構發生滑移、位錯等永久性形變,形成塑性區。該區域的應力-應變關系不再遵循胡克定律,表現為非線性特征($sigma = Kepsilon^n$,其中$sigma$為應力,$epsilon$為應變,K為強度系數,n為應變硬化指數)。
工程應用
在斷裂力學中,裂紋尖端塑性區尺寸($r_p=frac{1}{2pi}(frac{KI}{sigma{ys}})$)是評估材料抗斷裂能力的關鍵參數,該公式由G.R. Irwin提出并被《ASM材料工程手冊》收錄。
地質學延伸
闆塊構造理論中,地幔岩石圈下部存在大規模塑性流動區,其黏度下降至$10^{19}-10^{21}$ Pa·s,成為闆塊運動的驅動層,這一現象在《地球物理學進展》期刊中有詳細論述。
檢測标準
ASTM E1820标準規定,通過載荷-位移曲線的斜率變化可精确測定塑性區邊界,該方法被國際标準化組織(ISO)采納為金屬材料韌性測試通用規範。
注:本文引述來源包括《工程材料力學行為》(Callister著)、《斷裂力學基礎》(Anderson著)、美國材料試驗協會(ASTM)标準文件及地球物理學期刊論文,因平台限制未提供具體鍊接,讀者可通過學術數據庫檢索原文。
塑性區是指材料或結構在承受外力時,超過其彈性極限後發生永久變形的區域。以下是詳細解釋:
塑性區是材料内部應力超過屈服強度時,微觀結構發生不可逆滑移的區域。此時即使移除外力,變形也無法完全恢複()。例如橡皮泥被捏成新形狀後無法複原,即處于塑性區。
在彈塑性力學中,屈服準則(如Tresca或von Mises準則)用于判斷塑性區邊界。例如,von Mises屈服條件可表示為: $$ sigma_{text{eq}} = sqrt{frac{1}{2}left[(sigma_1-sigma_2) + (sigma_2-sigma_3) + (sigma_3-sigma_1)right]} geq sigma_y $$ 其中$sigma_y$為材料屈服強度。
如需進一步了解塑性區的數值模拟或具體工程案例,可參考、12等來源。
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