塑性波

[拼音]：suxingbo

[外文]：plastic wave

应力波的一种，物体受到超过弹性极限（见材料的力学性能）的冲击应力扰动后产生的应力和应变的传播、反射的波动现象。在塑性波通过后，物体内会出现残余变形。由于固体材料弹性性质和塑性性质的不同，在均匀弹塑性介质中传播的塑性波和弹性波也有区别，主要表现在：

（1）塑性波波速与应力有关，它随着应力的增大而减小，较大的变形将以较小的速度传播，而弹性波的波速与应力大小无关；

（2）在应力σ和应变ε的关系σ＝σ(ε)满足公式符号和时，塑性波波速总比弹性波波速小；波波速小；

（3）塑性波在传播的过程中波形会发生变化，而弹性波则保持波形不变。

塑性波的研究已有50多年的历史。1930年美国的L.H.唐奈在研究弹性线性强化材料细杆的一维应力波的传播规律时，发现了塑性波。他注意到杆中有两种波在传播，先行的是波速较快而应力峰值较低的弹性波，后行的便是波速较慢而应力峰值较高的塑性波。

根据研究中采用的本构关系的不同，塑性波理论可分为应变率无关理论和应变率相关理论。前者不考虑应变率对本构关系的影响，而后者则计入这种影响。应力波的传播是一个快速的变形过程，大多数材料对应变率是敏感的，对它们应采用应变率相关理论。应变率相关理论反映了材料的粘性效应。

塑性波传播的运动方程是一个非线性的双曲型方程，它的解析解很难求得。对研究塑性波的传播问题，特征线法有特殊的优越性。特征线就是波前前进的路线。找到特征线就等于得出问题的解，而且可以获得清晰的图像。例如直特征线族是单参数族，应力、应变和质点速度沿同一特征线均为常数，这种波称为简单波。

塑性波的实验研究广泛采用扭转式或压缩式的霍普金森压杆技术。在拉(压)应力和剪应力一同传播的复合塑性波的研究中，往往采用预扭式薄管撞击试验。这类试验中的应变率可达104秒-1。对于一维塑性波问题，理论分析已得到实验的证实，但塑性波的一般理论、二维和三维问题、塑性波和弹性波的相互作用问题、有限变形条件下平面应变波的传播问题、考虑弥散效应和惯性效应的几何非线性弹塑性波的传播理论、塑性激波结构等问题都有待进一步研究。

参考书目

Dynamic Plasticity，