什么是材料的弹性和塑性

材料的弹性和塑性是材料力学中两个重要的概念。它们与材料变形有着密切的联系。本文将对弹性和塑性的概念、特点和应用进行详细介绍。

弹性的概念与特点

弹性是指材料在外部作用力作用下，在恢复力的作用下发生的完全可逆变形。通俗地说，就是材料在受力后会发生变形，但材料在去除外力后能恢复到原来的形态。这是由于材料内部分子之间的相互作用力使材料具有恢复本身的冲动。弹性通常具有较高的弹性极限和弹性模量，物理学中常常用胡克定律来描述材料的弹性特性。即在弹性限度内，应力与应变成比例关系，比例系数称为弹性模量。弹性的应用广泛，例如弹簧、弦、金属等制造材料都具有较高的弹性。

塑性的概念与特点

塑性是指材料在外部作用力下，在恢复力的作用下发生永久性的不可逆变形。与弹性不同，塑性变形的结果是材料无法恢复原来的形态。材料进入塑性变形的状态后，经过力的作用或其他材料特性的改变，都不可回复原来的强度、硬度、弹性、断裂面等性能。塑性通常具有较低的弹性极限和应力应变关系，但是具有较大的延展性能和断裂韧性。塑性变形的材料主要包括塑料、橡胶等非金属材料以及一些过共性材料。

弹塑性的比较

弹性和塑性是材料力学中两个最基本的概念，它们的区别在于材料受到外部力后的形变是否可逆。在实际应用中，弹塑性会同时存在。例如在金属材料的应力应变曲线上，荷载材料到一定程度会出现塑性变形，如图1所示。


虽然材料处于塑性变形的状态，但其实还有弹性组分，称为回弹或弹性回复。这种弹塑性行为称为橡性。如图2所示：


弹塑性的应用

弹塑性在工业生产中有着广泛的应用。材料的弹性和塑性特性是制造和加工工艺的重要依据。如在制造弹簧、弦、弹簧减震器等弹性制品时必须注意材料的弹性模量的选择以及弹性变形量的限制。在塑性变形时，应注意选择合适的加工方法和成形压力，避免材料疲劳、脆裂和氧化等问题。在高可靠性产品的设计中我们还需要考虑材料的弹塑性特性，以保证产品工作的可靠性和稳定性。

材料的弹性和塑性特性是材料力学研究的重要领域，也是材料科学与工程学中的重要基础知识。只有深入了解弹塑性特性，才能在实际应用中充分发挥材料的价值，为工业发展做出贡献。