
【化】 accumulated plastic strain
累積塑性應變(Accumulated Plastic Strain)是材料在循環載荷或持續應力作用下發生的不可逆變形量總和,反映了材料塑性變形的曆史積累效應。其核心特征包括:
不可逆性
塑性應變區别于彈性應變,卸載後不會恢複。例如金屬在超過屈服極限後,即使卸載也會保留永久變形,多次循環後這些變形持續疊加形成累積效應 。
微觀機制
源于材料内部位錯滑移、晶界遷移等微觀缺陷的不可逆運動。累積過程會導緻材料硬化或軟化,直接影響疲勞壽命 。
數學表達
常用增量形式定義:
$$ Delta varepsilon^p = int{0}^{t} sqrt{frac{2}{3} dot{varepsilon}{ij}^pdot{varepsilon}{ij}^p}dt $$
其中 $dot{varepsilon}{ij}^p$ 為塑性應變率張量,積分路徑依賴加載曆史(參考 ASME Boiler and Pressure Vessel Code, Section III)。
工程應用
在疲勞分析(如Coffin-Manson方程)、結構耐久性評估中,累積塑性應變是預測材料失效的關鍵參數。例如核電管道需監控該值以防蠕變-疲勞交互作用導緻破裂 。
權威參考文獻:
累積塑性應變是材料在塑性變形過程中,因外部載荷作用而産生的不可逆應變的累加量。以下是詳細解釋:
section*{1. 基本定義} 累積塑性應變是材料在超過屈服極限後,多次或持續受力時塑性應變的增量總和。它反映了材料在塑性階段永久變形的累積程度,與彈性應變不同,這種變形在卸載後不會恢複。
section*{2. 物理機制}
• textbf{位錯運動受阻}:金屬材料中位錯滑移受阻是主要成因,導緻變形抗力增加(加工硬化)
• textbf{本構模型計算}:通過流動法則和屈服準則(如Mises準則)增量計算,數學表達式為:
$$
int dvarepsilon^p = sqrt{frac{2}{3} varepsilon{ij}^p varepsilon{ij}^p}
$$
其中$varepsilon_{ij}^p$為塑性應變張量分量
section*{3. 典型應用}
section*{4. 影響因素} begin{itemize} item 應力水平:動應力比越大,累積速度越快 item 加載曆史:循環次數和路徑影響累積量 item 材料狀态:圍壓條件(如土體固結程度)會改變應變累積規律 end{itemize}
section*{5. 研究意義} 該參數是評估工程材料服役性能的關鍵指标,例如預測結構在循環荷載下的壽命衰減,或優化塑性成形工藝參數。
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