塑性变形

概念定义

塑性变形（Plastic Deformation）是材料在外力作用下产生、并且不能自行恢复的永久变形，属于一种物理现象。工程材料或构件受载超过弹性变形范围后，即使外力已经卸除，仍会保留无法恢复的形状变化。这部分保留下来的变化称为残余变形，也是判断塑性变形的基本特征。

塑性变形与弹性变形的主要区别在于卸载后的状态。弹性变形处于可恢复范围，载荷卸除后材料能够恢复原有形状；塑性变形超过这一范围，卸载后不能完全恢复。材料是否具备塑性变形能力，则与材料本身的性质有关。

工作原理

塑性变形以外力作用为起点。外力使材料或坯料发生形状变化；当变形超过弹性变形范围，材料原有形状便不能在卸载后自行恢复，从而形成永久变形。在加工过程中，外力可使坯料按照预定的加工要求改变形状，也可使材料在指定位置被分离。

这一过程包含受载、变形和卸载后的残余状态三个基本环节。受载决定材料是否发生形变，变形范围决定其是否仍能恢复，而卸载后保留的形状则反映塑性变形的结果。因此，永久性和不可自行恢复性是这种变形的核心性质。

材料与技术构成

不同工程材料的塑性变形能力并不相同。金属和塑料具有不同程度的塑性变形能力，可归入塑性材料；玻璃、陶瓷和石墨等脆性材料不具备塑性变形能力。塑性加工主要围绕坯料、外力、加工要求以及变形或分离结果展开：坯料是加工对象，外力推动形状改变，加工要求规定目标形态或分离位置，残余变形则构成加工后的最终状态。

应用场景

塑性变形主要应用于塑性加工。加工时，材料可在外力作用下依照要求形成新的形状，或者在指定位置分离，使原始坯料转化为所需形态。材料必须具有相应的塑性变形能力，才能利用这种不可恢复的形状变化完成加工。

在工程构件设计中，塑性变形通常需要受到控制。构件若出现明显的永久变形，便可能无法维持原先形状，进一步还可能发生断裂。因此，同一种现象在制造阶段可作为改变坯料形状的加工基础，在服役阶段则可能成为影响构件形状与完整性的因素。