塑性變形
- 塑性變形是一種不可自行恢復(fù)的變形。工程材料及構(gòu)件受載超過彈性變形范圍之后將發(fā)生永久的變形，即卸除載荷后將出現(xiàn)不可恢復(fù)的變形，或稱殘余變形，這就是塑性變形。不是任何工程材料都具有塑性變形的能力。金屬、塑料等都具有不同程度的塑性變形能力，故可稱為塑性材料。玻璃、陶瓷、石墨等脆性材料則無塑性變形能力。工程構(gòu)件設(shè)計時一般不允許出現(xiàn)明顯的塑性變形，否則構(gòu)件將不能維持原先的形狀甚至發(fā)生斷裂。
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固態(tài)金屬是由大量晶粒組成的多晶體，晶粒內(nèi)的原子按照體心立方、面心立方或緊密六方等方式排列成有規(guī)則的空間結(jié)構(gòu)。由于多種原因，晶粒內(nèi)的原子結(jié)構(gòu)會存在各種缺陷。原子排列的線性參差稱為位錯。由于位錯的存在,晶體在受力后原子容易沿位錯線運動，降低晶體的變形抗力。通過位錯運動的傳遞，原子的排列發(fā)生滑移和孿晶（圖1）?；剖挂徊糠志ЯＱ卦优帕凶罹o密的平面和方向滑動，很多原子平面的滑移形成滑移帶，很多滑移帶集合起來就成為可見的變形。孿晶是晶粒一部分相對于一定的晶面沿一定方向相對移動，這個晶面稱為孿晶面。原子移動的距離和孿晶面的距離成正比。兩個孿晶面之間的原子排列方向改變，形成孿晶帶?；坪蛯\晶是低溫時晶粒內(nèi)塑性變形的兩種基本方式。多晶體的晶粒邊界是相鄰晶粒原子結(jié)構(gòu)的過渡區(qū)。晶粒越細(xì)，單位體積中的晶界面積越大，有利于晶間的移動和轉(zhuǎn)動。某些金屬在特定的細(xì)晶結(jié)構(gòu)條件下，通過晶粒邊界變形可以發(fā)生高達(dá) 300～3000%的延伸率而不破裂。
金屬在室溫下的塑性變形，對金屬的組織和性能影響很大，常會出現(xiàn)加工硬化、內(nèi)應(yīng)力和各向異性等現(xiàn)象。
塑性變形引起位錯增殖，位錯密度增加，不同方向的位錯發(fā)生交割，位錯的運動受到阻礙，使金屬產(chǎn)生加工硬化。加工硬化能提高金屬的硬度、強度和變形抗力，同時降低塑性，使以后的冷態(tài)變形困難。
塑性變形在金屬體內(nèi)的分布是不均勻的，所以外力去除后，各部分的彈性恢復(fù)也不會完全一樣，這就使金屬體內(nèi)各部分之間產(chǎn)生相互平衡的內(nèi)應(yīng)力，即殘余應(yīng)力。殘余應(yīng)力降低零件的尺寸穩(wěn)定性，增大應(yīng)力腐蝕的傾向。
金屬經(jīng)冷態(tài)塑性變形后，晶粒內(nèi)部出現(xiàn)滑移帶或?qū)\晶帶。各晶粒還沿變形方向伸長和扭曲。當(dāng)變形量很大（如70%或更大）而且是沿著一個方向時，晶粒內(nèi)原子排列的位向趨向一致，同時金屬內(nèi)部存在的夾雜物也被沿變形方向拉長形成纖維組織，使金屬產(chǎn)生各向異性。沿變形方向的強度、塑性和韌性都比橫向的高。當(dāng)金屬在熱態(tài)下變形，由于發(fā)生了再結(jié)晶，晶粒的取向會不同程度地偏離變形方向，但夾雜物拉長形成的纖維方向不變，金屬仍有各向異性。
經(jīng)過冷變形的金屬，如加熱到一定溫度并保持一定的時間，原子的激活能增加到足夠的活動力時，便會出現(xiàn)新的晶核，并成長為新的晶粒，這種現(xiàn)象稱為再結(jié)晶。經(jīng)過再結(jié)晶處理后，冷變形引起的晶?；円约坝纱艘鸬募庸び不?、殘余應(yīng)力等都會完全消除。
再結(jié)晶溫度
通常以經(jīng)一小時保溫完成再結(jié)晶的溫度為金屬的再結(jié)晶溫度。各種金屬的再結(jié)晶溫度，按絕對溫度(K)計大約相當(dāng)于該金屬熔點的40～50%。 低碳鋼的再結(jié)晶溫度約460℃。當(dāng)變形程度較小時，在再結(jié)晶過程中，尤其是當(dāng)溫度偏高時，再結(jié)晶的晶粒特別粗大。因此如要晶粒細(xì)小，金屬材料在再結(jié)晶處理前會有較大的變形量。
再結(jié)晶溫度對金屬材料的塑性加工非常重要。在再結(jié)晶溫度以上進(jìn)行的塑性加工和變形稱為熱加工和熱變形；在再結(jié)晶溫度以下進(jìn)行的塑性加工和變形稱為冷加工和冷變形。熱變形時，金屬材料在變形過程中不斷地發(fā)生再結(jié)晶，不引起加工硬化，假如緩慢地冷卻，也不出現(xiàn)內(nèi)應(yīng)力。
回復(fù)
冷變形后的金屬，當(dāng)加熱到稍低于再結(jié)晶溫度時，通過原子的擴散會減少晶體的缺陷，降低晶體的畸變能，從而減小內(nèi)應(yīng)力；但是不出現(xiàn)新的晶粒，金屬仍保留加工硬化和各向異性，這就是金屬的回復(fù)。這樣的熱處理稱為去應(yīng)力退火。
塑性變形變形量的大小，常依變形方式的不同用不同的指標(biāo)來表示。有的用坯料變形前后截面積的變化表示，有的用某一方向長度的變化表示，扭轉(zhuǎn)時用轉(zhuǎn)角的大小表示。鐓粗和壓縮的變形量在工程上常用壓縮率表示。如坯料原始高
變形力 在鍛壓過程中，坯料內(nèi)部一般處于三向應(yīng)力狀態(tài)。開始塑性變形的應(yīng)力不是由某一方向的應(yīng)力單獨確定的。用1、2、3代表坯料內(nèi)任意一點單元體上三個相互垂直方向的主應(yīng)力(圖3) ，實驗表明，如要這個單元體發(fā)生塑性變形，則三個主應(yīng)力所引起的彈性畸變能應(yīng)達(dá)到一定值。它的數(shù)學(xué)表達(dá)式為
式中Y為金屬的變形抗力，由抗拉試驗或抗壓試驗測定。上式表示金屬坯料內(nèi)任意一點開始塑性變形時三個方向主應(yīng)力所應(yīng)達(dá)到的條件，稱為屈服準(zhǔn)則。在鍛壓過程中，坯料內(nèi)某些面上各點都會發(fā)生塑性變形，這時所加的外力稱為變形力。
影響變形力P 的主要因素有4個，即
式中Y為金屬的靜載變形抗力，它與化學(xué)成分、溫度、變形過程等有關(guān)。低碳鋼的變形抗力低，高合金鋼的變形抗力高；低溫時變形抗力高，高溫時變形抗力低；
室溫下的退火金屬在開始鍛壓時變形抗力低，經(jīng)過變形產(chǎn)生加工硬化后變形抗力增高。A為鍛件加力方向的橫截面積。
材料在外力作用下產(chǎn)生形變，而在外力去除后，彈性變形部分消失，不能恢復(fù)而保留下來的的那部分變形即為塑性變形 。
材料在外力作用下產(chǎn)生應(yīng)力和應(yīng)變(即變形)。當(dāng)應(yīng)力未超過材料的彈性極限時，產(chǎn)生的變形在外力去除后全部消除，材料恢復(fù)原狀，這種變形是可逆的彈性變形。當(dāng)應(yīng)力超過材料的彈性極限，則產(chǎn)生的變形在外力去除后不能全部恢復(fù)，而殘留一部分變形，材料不能恢復(fù)到原來的形狀，這種殘留的變形是不可逆的塑性變形。在鍛壓、軋制、拔制等加工過程中，產(chǎn)生的彈性變形比塑性變形要小得多，通常忽略不計。這類利用塑性變形而使材料成形的加工方法，統(tǒng)稱為塑性加工。
物體在受到外力時發(fā)生形變，去掉外力時變形不回復(fù)，這是塑性變形，實質(zhì)是物體內(nèi)部的晶粒和晶粒之間發(fā)生滑移和晶粒發(fā)生轉(zhuǎn)動
塑性變形是指材料在外力作用下產(chǎn)生而在外力去除后不能恢復(fù)的那部分變形。材料在外力作用下產(chǎn)生應(yīng)力和應(yīng)變(即變形)。當(dāng)應(yīng)力未超過材料的彈性極限時，產(chǎn)生的變形在外力去除后全部消除，材料恢復(fù)原狀，這種變形是可逆...
材料在受到外力作用時產(chǎn)生變形或者尺寸的變化，而且能夠恢復(fù)的變形叫做彈性變形。彈性變形受力物體的全部變形中在除去應(yīng)力后能迅速回復(fù)的那部分變形。彈性變形的重要特征是其可逆性,即受力作用后產(chǎn)生變形,卸除載荷...
材料在外力作用下產(chǎn)生形變，而在外力去除后，彈性變形部分消失，不能恢復(fù)而保留下來的的那部分變形即為塑性變形 。
材料在外力作用下產(chǎn)生應(yīng)力和應(yīng)變（即變形）。當(dāng)應(yīng)力未超過材料的彈性極限時，產(chǎn)生的變形在外力去除后全部消除，材料恢復(fù)原狀，這種變形是可逆的彈性變形。當(dāng)應(yīng)力超過材料的彈性極限，則產(chǎn)生的變形在外力去除后不能全部恢復(fù)，而殘留一部分變形，材料不能恢復(fù)到原來的形狀，這種殘留的變形是不可逆的塑性變形。在鍛壓、軋制、拔制等加工過程中，產(chǎn)生的彈性變形比塑性變形要小得多，通常忽略不計。這類利用塑性變形而使材料成形的加工方法，統(tǒng)稱為塑性加工。
鋼結(jié)構(gòu)受彎構(gòu)件塑性利用中的過度塑性變形問題
鋼結(jié)構(gòu)受彎構(gòu)件塑性利用中的過度塑性變形問題
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在鋼結(jié)構(gòu)受彎構(gòu)件設(shè)計中 ,構(gòu)件塑性性能的不適度利用很容易導(dǎo)致過度變形 ,這是一個很值得重視的問題。文中針對鋼結(jié)構(gòu)常用的工型截面梁進(jìn)行了分析 ,從理論上闡明了這一問題 ,并通過計算數(shù)據(jù)驗證了所提出的觀點 ,最后 ,給出了解決這一問題的幾種方法及建議
開敞式TBM在塑性變形洞段的施工
開敞式TBM在塑性變形洞段的施工
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從設(shè)計和施工的角度,總結(jié)了開敞式TBM在塑性變形洞段施工的經(jīng)驗和教訓(xùn)。主要是:(1)塑性變形洞段的TBM施工,更適合于采用開敞式TBM;(2)及時進(jìn)行仰拱封閉,可以有效地阻止圍巖塑性變形的大幅度增長;(3)采用開敞式TBM施工隧洞的斷面尺寸設(shè)計,應(yīng)預(yù)留允許的收斂變形量;(4)采用開敞式TBM施工,應(yīng)適當(dāng)配備超前加固、初期支護(hù)的輔助設(shè)施,保證施工安全、順利地進(jìn)行。
當(dāng)應(yīng)力超過σs后，試樣發(fā)生明顯而均勻的塑性變形，若使試樣的應(yīng)變增大，則必須增加應(yīng)力值，這種隨著塑性變形的增大，塑性變形抗力不斷增加的現(xiàn)象稱為加工硬化或形變強化。當(dāng)應(yīng)力達(dá)到σb時試樣的均勻變形階段即告終止，此最大應(yīng)力σb稱為材料的強度極限或抗拉強度，它表示材料對最大均勻塑性變形的抗力。
在σb值之后，試樣開始發(fā)生不均勻塑性變形并形成縮頸，應(yīng)力下降，最后應(yīng)力達(dá)到σk時試樣斷裂。σk為材料的條件斷裂強度，它表示材料對塑性的極限抗力。
今天小編來談?wù)勢S承的另外一種失效形式——塑性變形。塑性變形就是外力超過材料的屈服強度時使材料產(chǎn)生形變，并且形變不能恢復(fù)的現(xiàn)象。按照形成原因的不同，軸承的塑性變形可分為過載、碎屑壓痕和貯運壓痕。
一、過載
靜止軸承承受靜載荷或沖擊載荷過載時，會導(dǎo)致滾動體和滾道面產(chǎn)生塑性變形，即在軸承滾道上、滾動體上形成淺的凹陷或凹槽。此外，預(yù)載荷過大或裝拆操作不當(dāng)也會引起過載。
裝拆不當(dāng)也能造成軸承其他零部件（防塵蓋、保持架等）的過載和變形。
二、碎片壓痕
軸承運轉(zhuǎn)時，當(dāng)混入軸承的或軸承內(nèi)部自身脫落的顆粒滾碾時，滾動體和滾道上形成壓痕，壓痕形狀和尺寸取決于顆粒性質(zhì)。
顆?？煞譃椋?/p>
1.軟質(zhì)顆粒，如纖維、木材等
2. 鋼材顆粒
3. 硬質(zhì)礦物顆粒
碎片壓痕本身就是軸承的失效形式,它的產(chǎn)生也會導(dǎo)致剝離、剝落等失效形式的出現(xiàn)。
三、貯運壓痕
滾動體和滾道面接觸部分由于振動和搖擺產(chǎn)生類似于布氏壓痕的印痕。形成的主要原因是運輸過程中或軸承停轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的振動和擺動，還有就是潤滑不良。
為避免軸承塑性變形的出現(xiàn),建議做好以下幾點:
1.運輸時,軸承要固定完全且包裝規(guī)范,對于可分離軸承最好將內(nèi)外圈分開包裝;
2. 按照規(guī)范的方法裝拆軸承,避免對軸承施加大的沖擊力;
3. 軸承施加預(yù)緊以減少振動;
4. 選擇適當(dāng)?shù)臐櫥瑒?并確保潤滑劑中無雜質(zhì)顆粒。
金屬塑性變形理論應(yīng)用于兩個領(lǐng)域:①解決金屬的強度問題，包括基礎(chǔ)性的研究和使用設(shè)計等;②探討塑性加工，解決施加的力和變形條件間的關(guān)系，以及塑性變形后材料的性質(zhì)變化等(見形變和斷裂)。
工程應(yīng)力塑性變形