應力波的一種，物體受到超過彈性極限(見材料的力學性能)的衝擊應力擾動後產生的應力和應變的傳播、反射的波動現象。在塑性波通過後，物體內會出現殘餘變形。
基本介紹
- 中文名：塑性波
- 外文名：Plastic wave
簡介,分類,套用,
簡介
應力波的一種，物體受到超過彈性極限（見材料的力學性能）的衝擊應力擾動後產生的應力和應變的傳播、反射的波動現象。在塑性波通過後，物體內會出現殘餘變形。由於固體材料彈性性質和塑性性質的不同，在均勻彈塑性介質中傳播的塑性波和彈性波也有區別，主要表現在：①塑性波波速與應力有關，它隨著應力的增大而減小，較大的變形將以較小的速度傳播，而彈性波的波速與應力大小無關;②在應力σ和應變ε的關係σ=σ(ε)滿足和時，塑性波波速總比彈性波波速小；波波速小；③塑性波在傳播的過程中波形會發生變化,而彈性波則保持波形不變。
塑性波的研究已有50多年的歷史。1930年美國的L.H.唐奈在研究彈性線性強化材料細桿的一維應力波的傳播規律時，發現了塑性波。他注意到桿中有兩種波在傳播，先行的是波速較快而應力峰值較低的彈性波，後行的便是波速較慢而應力峰值較高的塑性波。
分類
根據研究中採用的本構關係的不同，塑性波理論可分為應變率無關理論和應變率相關理論。前者不考慮應變率對本構關係的影響，而後者則計入這種影響。應力波的傳播是一個快速的變形過程，大多數材料對應變率是敏感的，對它們應採用應變率相關理論。應變率相關理論反映了材料的粘性效應。
塑性波傳播的運動方程是一個非線性的雙曲型方程，它的解析解很難求得。對研究塑性波的傳播問題，特徵線法有特殊的優越性。特徵線就是波前前進的路線。找到特徵線就等於得出問題的解，而且可以獲得清晰的圖像。例如直特徵線族是單參數族，應力、應變和質點速度沿同一特徵線均為常數，這種波稱為簡單波。
套用
塑性波的實驗研究廣泛採用扭轉式或壓縮式的霍普金森壓桿技術。在拉(壓)應力和剪應力一同傳播的複合塑性波的研究中，往往採用預扭式薄管撞擊試驗。這類試驗中的應變率可達104秒-1。對於一維塑性波問題，理論分析已得到實驗的證實，但塑性波的一般理論、二維和三維問題、塑性波和彈性波的相互作用問題、有限變形條件下平面應變波的傳播問題、考慮彌散效應和慣性效應的幾何非線性彈塑性波的傳播理論、塑性激波結構等問題都有待進一步研究。
