[科普中国]-非弹性形变

基本概念

弹性体在应变较小的区域，应力和应变通常表现为线性比例关系，遵从胡克定律F=-k·x或△F=-k·Δx。当应变进一步增大时，应力和应变的关系不再成线性关系，呈现出非线性的关系。此时的变形称为非弹性变形，即物体发生了非弹性形变。

通俗说法：一个物体在弹性限度外受到较大力时，可能会发生断裂、变形，无法回到原来的形状的现象，这种现象称为非弹性形变。

遵循的物理规律发生弹性形变的时候，机械能守恒，动量守恒；发生非弹性形变的时候，机械能不守恒，动量仍然守恒，此时机械能有损耗；发生完全非弹性形变的时候，机械能损耗最大，此时两个物体相撞后就粘在一起不会分开，即使说两个物体此时的速度一样大。

内耗与非弹性形变的关系弹性理论曾经假设，无论是加载还是去载，理想的弹性体的应变总是瞬时达到其平衡值。而完全弹性体是应变能够单一地为每个瞬间应力所确定的固体，即应力和应变间存在着单值函数关系。这样的固体在加载和卸载时，应变总是瞬时达到其平衡值，在发生振动时，应力和应变始终保持同位相，而且呈线性关系，因此不会产生内耗。

实际上，几乎所有的金属在加载或卸载时，应变瞬时值都未达到平衡，随着时间的延续才逐渐趋于平衡。

实际固体则不然，当加载和卸载时，其应变不是瞬时达到平衡值，在发生振动时，应变的位相总是落后于应力，这就使得应力和应变不是单值函数的关系。这些非弹性行为在应力-应变关系上出现滞后时就要产生内耗。1