塑性ひずみと、ひずみは、1対1の関係にありません


説明

塑性ひずみの説明をするときに、次の図のような 1軸引っ張り試験結果を用いて説明することが多いため、(全)ひずみが大きくなるほど、塑性ひずみも大きくなる、と思ってしまいがちです。しかしこれは、 1軸引張試験の結果にだけ当てはまることであって、実際の衝突シミュレーション等では全くあてはまりません。

 

 

なぜなら、そもそも計算している物理量が別の考え方のものだからです。

 

ひずみは、もとの形から、どれくらい変化したのかを、プラスマイナスの符号付で表現する物理量です。変化の中身が、弾性ひずみ(力を抜けば元に戻る)のか、塑性ひずみ(永久的な変形)なのかは、考慮していません。どのような内容の変形であれ、大きくなればプラス、小さくなればマイナスで出てきます。

 

一方、塑性ひずみは、永久的な変形量の累積値です。変形量は、大きくなっても小さくなってもプラスの数値で表現します。その累積値ですから、必ずプラスの値です。

 

では、次の節で、実際にひずみと塑性ひずみが一致しない簡単な例を挙げてみます。

 

ひずみと塑性ひずみが一致しない例

次の図のように、鉄板を、無理やり引っ張ってから、無理やり元の大きさまでつぶします。最終的なところを考えると、ひずみは、元の形からの変化ですから 0 です。塑性ひずみは、ほぼ開始直後から、ずっと永久変形させられっぱなしなので、何か大きな数字となるはずです。

モデル概要

 

では結果を見てみましょう。予想通り、ひずみは 0 に戻り、塑性ひずみは増え続ける結果となりました。

結果比較

(クリックで拡大)

 

実際の衝突などにおいても、目に見えない激しい振動が起きますし、物体の形が変わることで、変形の向きなども変わっていくため、このように、ひずみ=塑性ひずみとならないケースは多々あり、むしろ一致する 1軸引張試験の状況の方が稀です。

 

ここで使ったデータのダウンロードはこちらです。

model.7z