Plastyczność

Przykładowy wykres zależności rodzajów odkształceń od naprężenia

Plastyczność– zagadnienie z zakresubadań materiałowychifizyki ciała stałego–właściwość fizycznamateriałów– zdolność do ulegania nieodwracalnymodkształceniom(odkształcenie plastyczne) pod wpływemsił zewnętrznychdziałających na ten materiał. Nieodwracalne odkształcenia powstają na skutek działania naciała stałenaprężeńmechanicznych, przekraczających zakres, w którym jest ono zdolne doodkształceń sprężystychlubelastycznychi jednocześnie na tyle małe, że nie powodują zniszczenia ciągłości jego struktury. Naprężenie przy którym rozpoczyna się proces plastyczny nazywane jestgranicą plastyczności.Dla złożonego stanu naprężenia niezbędne jestkryterium uplastycznienia

Na poziomie molekularnym, odkształcenia plastyczne są możliwe dzięki zdolności grupcząsteczekdo przemieszczania się w obrębie masy odkształcanych ciał względem innych grup cząsteczek bez powstawania w nim pęknięć. W pewnym sensie, ciała plastyczne zachowują się pod wpływem sił zewnętrznych jakpłyny,którychlepkośćjest proporcjonalna do naprężenia i które zaczynają płynąć od pewnej granicznej wartości tego naprężenia.

Plastyczność wykazują w pewnych zakresach temperatury i naprężenia teoretycznie wszystkie znane materiały, choć w przypadku wielu z nich zakres plastyczności jest bardzo wąski. Zwykle za materiały plastyczne uważa się te, które posiadają dość szeroki, łatwo zauważalny zakres plastyczności. Na ogół są to materiały posiadające złożonąmikrostrukturę,składającą się z mieszaniny domenkrystalicznychiamorficznych.Na ogół plastyczność materiałów rośnie ze spadkiem ich krystaliczności. Pewien minimalny zakres plastyczności wykazują jednak nawet materiałymonokrystaliczne.Do najbardziej znanych materiałów plastycznych zalicza się:

• niektóre rodzajemetali– plastyczność metali jest często nazywana ichkowalnością– do metali kowalnych zalicza się m.in. niektóre gatunkistali,ołów,cyna,miedź,wiele stopów metali kolorowych
• wieletworzyw sztucznychtakich jak np.polietylen

Modele materiałów wykazujących cechy plastyczne

Przy opisie mechanicznym materiałów wykazujących cechy plastycznych idealizuje siękrzywe naprężeniaotrzymane z doświadczenia, aby pominąć cechy mało istotne w danym zagadnieniu bądź zbyt trudne do uwzględnienia.

W początkowym odcinku obciążenia używamy modeli:

• sztywno-plastycznych, bez zakresu sprężystego
• sprężysto-plastycznych, z uwzględnieniem początkowego zakresu sprężystego. Z reguły uwzględnia się jedynie część liniową sprężystości.

Od momentu osiągnięcia naprężenia równegogranicy plastycznościmodel opisuje:

• plastyczność idealna – odkształcenia plastyczne rosną w nieskończoność przy stałej wartości naprężenia
• plastyczność ze wzmocnieniem – przy osiągnięciu granicy plastyczności krzywa (częściej prosta) dalej rośnie ale znacznie wolniej
• plastyczności z osłabieniem – od pewnego momentu krzywa zaczyna opadać. Ten model, pomimo że wynika z badań doświadczalnych, powoduje poważne kłopoty z matematycznym opisem problemu, gdyż prowadzi do zagadnienialokalizacji.

Teorie opisujące zachowania plastyczne materiałów dzielą się na dwie grupy:

• teoria przemieszczeniowa
• teoria plastycznego płynięcia

Zobacz też

• kruchość
• sprężystość
• nadplastyczność
• krzywa naprężenia