一种金属材料弹性变形与塑性变形的演示教具及其装配方法与流程

本发明涉及一种演示教具的技术领域，具体涉及一种金属材料弹性变形与塑性变形的演示教具及其装配方法。

背景技术：

1.1滑移的概念

塑性变形有滑移和孪晶两种方式，塑性变形主要以滑移方式进行，本发明也仅针对滑移方式展开。

所谓滑移就是金属晶体在外力作用下，金属晶体的一部分相对于另一部分沿一定晶面上的一定晶向发生相对滑动。作用在金属晶体上的外力可以按正交分解法分解为垂直于滑移面的分力和平行于滑移面的分力，见图1a所示。其中，垂直于滑移面的分力只能引起弹性变形，对滑移没有影响，只有平行于滑移面的分力才能导致金属晶体的两部分相对滑动，因此，为简化问题起见，将外力设置为与滑移面平行的力f和f’，这两个力大小相等，方向相反，见图1b所示。

1.2弹性变形与塑性变形定义

金属晶体在外力作用下产生变形，外力去除后，消失的那部分变形称为弹性变形；能够永久保留下来的那部分变形称为塑性变形。

当外力比较小的时候，金属晶体只产生弹性变形，此时，去除外力，金属晶体将完全恢复其原有的形状和尺寸。所产生的弹性变形量与外力的大小成正比，满足胡克定律，但是存在一个最大值，该最大值与金属晶体的弹性极限有关。

当外力超过一定值（引起的应力超过材料的弹性极限）以后，弹性变形量不再增加，所增加的变形为塑性变形。去除外力，弹性变形消失，但塑性变形不会消失，而是永久保留了下来。塑性变形量的大小与外力大小、金属晶体的塑性有关，显然，外力越大，塑性变形量越大；金属晶体的塑性越好，断裂后产生的塑性变形量也越大。

1.3弹性变形的本质

如图2a所示，金属晶体是由原子按一定的规则周期排列而成的晶体，原子处于晶格的节点上，具有最低的能量状态，因此，结点是原子的平衡位置。如图2b所示，在外力作用下，原子将偏离其平衡位置，处于非平衡位置上，具有高的能量状态。偏离平衡位置的原子受到周围原子排斥力或者吸引力的作用，这种作用相当于弹性力，因此，其具有高的弹性势能，是一种不稳定状态，有向低能态（平衡态）转变的趋势。

如图2c所示，外力去除，在周围原子之间这种弹性力的作用下，偏离平衡位置的原子回到原有的平衡位置上，即由高能量状态重新回到了最低能量状态。

所以，弹性变形本质上是由原子偏离平衡位置造成的，单个原子产生的弹性变形量不超过一个原子平衡间距。

1.4塑性变形的本质

如图3a所示，当外力超过一定值后，原子移动的距离将大于一个原子平衡间距，因此，除了产生弹性变形外，还产生了塑性变形。如图3b所示，去除外力，偏离平衡位置的原子不再能够回到原有的平衡位置上，而是只能回到越过的那个平衡位置上，原子处于该平衡位置同样具有最低的能量状态，因而可以永久存在，形成塑性变形。所以，塑性变形本质上是由原子从一个平衡位置滑动到另一个平衡位置造成的。显然，塑性变形量是总变形量与最大弹性变形量的差值，应为原子间距的整数倍。

1.5金属材料课程的教学现状

金属学与热处理课程是机械类及近机类专业学生必修的专业基础课。多所学校的任课教师反映，学生对该课程普遍厌学，逃课或隐性逃课现象严重，教师的付出与学生的收获不成比例，教学效果欠佳。主要原因在于该课程涉及的概念众多、知识点繁杂，理论抽象，晦涩难懂。因此，教师需要不断改进教学方法，提炼教学内容。

1.6金属材料课程的理论核心

金属材料课程的教学主线是金属材料的强化方法，包括强化理论及实践。只有掌握好理论，才能更好地指导实践，所以，金属材料强化理论的教学在课程中占有重要地位。

学习任何理论，就如同解开一团乱麻一样，首先要找到绳头。金属材料强化理论的这个绳头就是弹性变形与塑性变形的相关知识，尤其是塑性变形。塑性变形的本质是原子运动的结果，因而，能够阻碍原子运动就能够提高金属材料的强度。阻碍原子运动的途径主要是造成晶格缺陷，简单地说，就是使规则排列的原子变成不规则排列的原子，使尽量多的原子偏离其平衡位置。偏离平衡位置的原子具有高能态，作剧烈振动，由此可阻碍其它原子的运动。

1.7现有教学手段的不足

既然，塑性变形的本质在课程理论中具有如此纲领性的作用，加强这部分内容的教学就显得尤为必要。目前，对于塑性变形滑移知识的讲解有两种常见的方式，一种是用图形演示，另一种是用动画演示。

图形演示的不足在于只有结果没有过程，只能表达初始和终了状态，如图4。图4a表达的是金属晶体的原始状态，图4b表达的是弹性变形+塑性变形的状态，图4c表达的是塑性变形状态。显然，因为没有变化过程，直观性就比较差。

动画演示就是将图4中上下两部分的运动过程体现出来，直观性明显好于图形演示，但可信度比较低，而且，学生也不能感受其中力的变化情况。

所以，上述两种演示方法都存在缺陷，不能体现随着力的增加，由弹性变形到塑性变形再到更大的塑性变形的变化过程，更谈不上外力去除后，材料弹性回复的过程。因此，有必要开发一种教学实物模型，让学生在操作后，既能感受力对晶体滑移过程的影响，由能够看到滑移和弹性回复的基本过程。

目前，就金属材料的弹性变形和塑性变形的教具而言，是一个技术空白，也是市场空白。

技术实现要素：

本发明的目的在于：克服现有技术的不足，提供一种金属材料弹性变形与塑性变形的演示教具及其装配方法，通过教具的作用，实现了从晶格的微观角度来具体演示金属的弹性变形和塑性变形的原理；使用弹塑性变形教学模型开展有关弹性及塑性变形的教学，既能克服示意图教学无变化过程的缺点，还能克服动画教学没有力的大小感受的缺点，其具有显著的真实、可信的优点。在教师演示或学生操作的过程中，都能体会到力的大小、变形与回复的过程，这种客观感受明显有助于对滑移知识的理解。在相关材料科学教学领域，具有一定的推广价值；通过教具演示金属弹性变形和塑性变形的过程，演示的效果更加具体、更加形象、更加感性，便于学生理解弹性变形和塑性变形的原理；结构精巧、便于批量化生产，教具的拆装非常方便。

发明所采取的技术方案是：

一种金属材料弹性变形与塑性变形的演示教具，包括相互匹配的半模a和半模b，所述半模a和半模b的接触面相互滑动连接，所述半模a的一侧端面和半模b的对应一侧端面组成演示面，所述半模a的演示面上至少设有一排与半模a和半模b相对移动方向平行的金属原子模型，所述半模b的对应演示面上至少设有一排与半模a金属原子模型位置匹配的金属原子模型，同一演示面内、任何相邻两个金属原子模型之间设有晶格线模型，任何相邻两个金属原子模型之间的距离相等；所述半模a和半模b的接触面位于其中相邻两排的金属原子模型之间，所述半模a和半模b之间设有复位装置和定位装置，所述定位装置沿着半模a与半模b相对滑动的范围内设有多个定位位置，相邻两个定位位置之间的距离与相邻两个金属原子模型之间的间距相等；

当定位装置位于任何一个定位位置的时候，至少有一个半模a的金属原子模型的晶格线模型与半模b的金属原子模型的晶格线模型对齐；

当半模a在外力作用下相对于半模b沿着与复位装置的复位作用力相反方向移动的时候，所述复位装置产生的复位作用力带动半模a相对于半模b移动至最接近的定位位置。

本发明进一步改进方案是，所述复位装置包括固定于半模a的传动杆和固定于半模b的芯杆，所述芯杆与所述半模a和半模b相对移动的方向平行，所述芯杆的两端固定于半模b，所述芯杆上还套置有预作用力的弹簧a，所述弹簧a的一端与传动杆接触、另一端相对于芯杆固定。

本发明更进一步改进方案是，所述芯杆固定于半模b所设的条形槽a内，所述条形槽a的槽口面向半模a，所述传动杆远离半模a的一端从槽口伸入进入条形槽a内与芯杆连接。

本发明更进一步改进方案是，当传动杆从槽口的一端沿着芯杆移动至槽口的另一端的过程中，所述定位装置经过所有的定位位置。

本发明更进一步改进方案是，所述传动杆设有与芯杆匹配的滑孔，所述滑孔与芯杆匹配。

本发明更进一步改进方案是，所述弹簧a的两端分别与弹簧支架固定，所述弹簧a的两端分别通过弹簧支架与传动杆和芯杆固定。

本发明更进一步改进方案是，所述传动杆面向半模a的一端伸入半模a所设的通孔a内，所述传动杆位于通孔a内的一端设有扩大头，所述通孔a背向半模b的一端设有与扩大头匹配的扩口，所述扩口的孔口通过紧定螺栓与扩口连接、并将扩大头固定于扩口与通孔a的连接处，此时芯杆与滑孔的位置匹配。

本发明更进一步改进方案是，所述条形槽a的两端贯穿半模b，所述芯杆的两端分别固定于条形槽a两端所设的端盖a和端盖b。

本发明更进一步改进方案是，所述端盖a和端盖b分别设有通孔b，所述端盖a和端盖b的通孔b分别与芯杆的对应端连接，芯杆的其中一端与通孔b为过盈配合、芯杆的另一端与通孔b为间隙配合。

本发明更进一步改进方案是，所述端盖a和端盖b分别通过紧固螺钉与半模b固定。

本发明更进一步改进方案是，所述端盖a和端盖b背向半模b的端面与半模b对应侧的端面齐平。

本发明更进一步改进方案是，所述芯杆设有多根，并且相互平行设置。

本发明更进一步改进方案是，所述定位装置包括设于半模a面向半模b的端面上所设的定位销，所述定位销背向半模b的一端位于半模a所设的槽孔内，并且定位销背向半模b的一端通过弹簧b沿着面向或背向半模b的方向做往复移动，所述弹簧b设有预压力，所述背向半模b面向半模a的端面上、位于定位位置处分别对应设有定位销匹配的定位槽，当定位销位于任意一个定位槽内的时候，至少有一个半模a的金属原子模型的晶格线模型与半模b的金属原子模型的晶格线模型连接。

本发明更进一步改进方案是，所述槽孔背向半模b的一端贯穿半模a，并通过螺纹连接有固定螺钉，所述弹簧b的一端与固定螺钉的端部接触。

本发明更进一步改进方案是，所述定位销面向定位槽的一端为球头，所述定位槽为匹配的球弧面槽。

本发明更进一步改进方案是，所述半模b与半模a的接触面中部、沿着半模a与半模b的相对移动方向设有条形槽b，所述半模a与半模b的接触面中部、对应于条形槽b设有匹配的滑条，所述条形槽b的槽壁内侧对称设有与条形槽b平行的限位槽，所述滑条的侧壁对应于限位槽设有匹配的限位杆。

本发明更进一步改进方案是，当限位杆沿着限位槽、由限位槽的一端移动至另一端的过程中，所述定位销轴经过所有的定位槽。

本发明更进一步改进方案是，所述限位槽贯穿于条形槽b的侧壁对应于弹簧a预作用力相反方向的一端。

本发明更进一步改进方案是，所述半模a与半模b的接触面、位于弹簧a预作用力相反方向的一端设有缺口，所述缺口沿平行于半模a与半模b的相对移动方向上的长度大于等于半模a与半模b所作的相对移动的最大行程。

本发明更进一步改进方案是，所述半模a和半模b的两相对的对应侧端面均为演示面。

本发明更进一步改进方案是，当半模a和半模b的相邻端面均对齐的时候，所述定位销位于一排定位位置中、其中一端的定位槽内。

如上所述的演示教具的装配方法，包括以下步骤：

1）首先将半模a设有缺口的一端背向半模b，并将半模a的滑条对准半模b的条形槽内，同时使限位杆与限位槽对准；

2）然后沿着限位杆和限位槽的方向将半模a相对半模b移动至半模a与半模b的相邻端面均对齐；

3）接着将半模a位于半模b的上方放置，并将球头端朝下的定位销、弹簧b依次放入槽孔内，通过固定螺钉将弹簧b的上端向下压，从而使弹簧b具有将定位销压向定位槽的预压力；

4）接着将传动杆的扩大头朝上、从上至下依次插入扩口、通孔a、槽口和条形槽a内，并通过紧定螺栓将扩大头连同传动杆压紧固定；

5）将芯杆的一端与端盖a或端盖b中、设有与芯杆过盈配合的通孔b固定；

6）再将芯杆的另一端伸入条形槽a内后，分别穿过传动杆的滑孔和两端连接有弹簧支架的弹簧a；

7）然后将与芯杆固定的端盖a或端盖b通过紧固螺钉与半模b固定；

8）再剩余的端盖b或端盖a中、设有与芯杆间隙配合的通孔b套置于芯杆的另一端上、并通过紧固螺钉将该端盖与半模b固定；

9）通过外力克服弹簧a的作用力将半模a和半模b产生相对滑动、滑动的距离小于相邻两个金属原子模型之间的距离；撤去外力后，如果半模a和半模b在弹簧a的作用力下能够回复到起始位置的话，即为装配成功；如果半模a和半模b在弹簧a的作用力下不能回复到起始位置的话，需要通过调节固定螺钉的旋入程度来调节弹簧b的预压力大小，并重复该步骤、直至半模a和半模b在弹簧a的作用力下能够回复到起始位置。

为了提高演示效果，金属原子模型和晶格线模型均喷涂一层漆层a或固定一装饰层a；其余表面喷涂漆层b或固定装饰层b，所述漆层a的颜色和漆层b的颜色或者装饰层a的颜色和装饰层b的颜色互为对比色。另外，将各螺栓或螺钉所在的孔口位置处进行封口，并喷涂漆层b或固定装饰层b。

本发明的有益效果在于：

第一、本发明的一种金属材料弹性变形与塑性变形的演示教具及其装配方法，通过教具的作用，实现了从晶格的微观角度来具体演示金属的弹性变形和塑性变形的原理。

第二、本发明的一种金属材料弹性变形与塑性变形的演示教具及其装配方法，使用弹塑性变形教学模型开展有关弹性及塑性变形的教学，既能克服示意图教学无变化过程的缺点，还能克服动画教学没有力的大小感受的缺点，其具有显著的真实、可信的优点。在教师演示或学生操作的过程中，都能体会到力的大小、变形与回复的过程，这种客观感受明显有助于对滑移知识的理解。在相关材料科学教学领域，具有一定的推广价值。

第三、本发明的一种金属材料弹性变形与塑性变形的演示教具及其装配方法，通过教具演示金属弹性变形和塑性变形的过程，演示的效果更加具体、更加形象、更加感性，便于学生理解弹性变形和塑性变形的原理。

第四、本发明的一种金属材料弹性变形与塑性变形的演示教具及其装配方法，结构精巧、便于批量化生产，教具的拆装非常方便。

附图说明：

图1为晶格的滑移面及受力示意图。

图2为晶格的弹性变形过程的示意图。

图3为晶格的弹性变形+塑性变形过程的示意图。

图4为晶格的滑移过程的示意图。

图5为本发明起始位置的右视图。

图6为本发明起始位置的左视图。

图7为本发明起始位置的主视全剖视图。

图8为本发明起始位置的主视图。

图9为本发明起始位置的左视全剖视图。

图10为本发明受外力发生弹性变形时的主视全剖视图。

图11为本发明受外力发生弹性变形时的主视图。

图12为本发明受外力发生塑性变形时的主视全剖视图。

图13为本发明受外力发生塑性变形时的主视图。

图14为本发明受外力发生弹性变形+塑性变形时的主视全剖视图。

图15为本发明受外力发生弹性变形+塑性变形时的主视图。

具体实施方式：

结合图5~图15可知，本发明的一种金属材料弹性变形与塑性变形的演示教具，包括相互匹配的半模a1和半模b2，所述半模a1和半模b2的接触面相互滑动连接，所述半模a1的一侧端面和半模b2的对应一侧端面组成演示面，所述半模a1的演示面上至少设有一排与半模a1和半模b2相对移动方向平行的金属原子模型24，所述半模b2的对应演示面上至少设有一排与半模a1金属原子模型24位置匹配的金属原子模型24，同一演示面内、任何相邻两个金属原子模型24之间设有晶格线模型，任何相邻两个金属原子模型24之间的距离相等；所述半模a1和半模b2的接触面位于其中相邻两排的金属原子模型24之间，所述半模a1和半模b2之间设有复位装置和定位装置，所述定位装置沿着半模a1与半模b2相对滑动的范围内设有两个定位位置，两个定位位置之间的距离与相邻两个金属原子模型24之间的间距相等。

当定位装置位于任何一个定位位置的时候，至少有一个半模a1的金属原子模型24的晶格线模型与半模b2的金属原子模型24的晶格线模型对齐。

当半模a1在外力作用下相对于半模b2沿着与复位装置的复位作用力相反方向移动的时候，所述复位装置产生的复位作用力带动半模a1相对于半模b2移动至最接近的定位位置。

所述复位装置包括固定于半模a1的传动杆15和固定于半模b2的芯杆5，所述芯杆5与所述半模a1和半模b2相对移动的方向平行，所述芯杆5的两端固定于半模b2，所述芯杆5上还套置有预作用力的弹簧a9，所述弹簧a9的一端与传动杆15接触、另一端相对于芯杆5固定。

所述芯杆5固定于半模b2所设的条形槽a14内，所述条形槽a14的槽口18面向半模a1，所述传动杆15远离半模a1的一端从槽口18伸入进入条形槽a14内与芯杆5连接。

当传动杆15从槽口18的一端沿着芯杆5移动至槽口18的另一端的过程中，所述定位装置经过所有的定位位置。

所述传动杆15设有与芯杆5匹配的滑孔16，所述滑孔16与芯杆5匹配。

所述弹簧a9的两端分别与弹簧支架8固定，所述弹簧a9的两端分别通过弹簧支架8与传动杆15和芯杆5固定。

所述传动杆15面向半模a1的一端伸入半模a1所设的通孔a18’内，所述传动杆15位于通孔a18’内的一端设有扩大头3，所述通孔a18’背向半模b2的一端设有与扩大头3匹配的扩口，所述扩口的孔口通过紧定螺栓4与扩口连接、并将扩大头3固定于扩口与通孔a18’的连接处，此时芯杆5与滑孔16的位置匹配。

所述条形槽a14的两端贯穿半模b2，所述芯杆5的两端分别固定于条形槽a14两端所设的端盖a6和端盖b10。

所述端盖a6和端盖b10分别设有通孔b，所述端盖a6和端盖b10的通孔b分别与芯杆5的对应端连接，芯杆5的其中一端与通孔b为过盈配合、芯杆5的另一端与通孔b为间隙配合。

所述端盖a6和端盖b10分别通过紧固螺钉7与半模b2固定。

所述端盖a6和端盖b10背向半模b2的端面与半模b2对应侧的端面齐平。

所述芯杆5设有多根，并且相互平行设置。

所述定位装置包括设于半模a1面向半模b2的端面上所设的定位销11，所述定位销11背向半模b2的一端位于半模a1所设的槽孔内，并且定位销11背向半模b2的一端通过弹簧b12沿着面向或背向半模b2的方向做往复移动，所述弹簧b12设有预压力，所述背向半模b2面向半模a1的端面上、位于定位位置处分别对应设有定位销11匹配的定位槽17，当定位销11位于任意一个定位槽17内的时候，至少有一个半模a1的金属原子模型24的晶格线模型与半模b2的金属原子模型24的晶格线模型连接。

所述槽孔背向半模b2的一端贯穿半模a1，并通过螺纹连接有固定螺钉13，所述弹簧b12的一端与固定螺钉13的端部接触。

所述定位销11面向定位槽17的一端为球头，所述定位槽17为匹配的球弧面槽。

所述半模b2与半模a1的接触面中部、沿着半模a1与半模b2的相对移动方向设有条形槽b19，所述半模a1与半模b2的接触面中部、对应于条形槽b19设有匹配的滑条21，所述条形槽b19的槽壁内侧对称设有与条形槽b19平行的限位槽20，所述滑条21的侧壁对应于限位槽20设有匹配的限位杆22。

当限位杆22沿着限位槽20、由限位槽20的一端移动至另一端的过程中，所述定位销轴11经过所有的定位槽17。

所述限位槽20贯穿于条形槽b19的侧壁对应于弹簧a9预作用力相反方向的一端。

所述半模a1与半模b2的接触面、位于弹簧a9预作用力相反方向的一端设有缺口23，所述缺口23沿平行于半模a1与半模b2的相对移动方向上的长度大于等于半模a1与半模b2所作的相对移动的最大行程。

所述半模a1和半模b2的两相对的对应侧端面均为演示面。

当半模a1和半模b2的相邻端面均对齐的时候，所述定位销11位于一排定位位置中、其中一端的定位槽17内。

本发明装配的时候，步骤如下：

1）首先将半模a1设有缺口23的一端背向半模b2，并将半模a1的滑条21对准半模b2的条形槽19内，同时使限位杆22与限位槽20对准；

2）然后沿着限位杆22和限位槽21的方向将半模a1相对半模b2移动至半模a1与半模b2的相邻端面均对齐；

3）接着将半模a1位于半模b2的上方放置，并将球头端朝下的定位销11、弹簧b12依次放入槽孔内，通过固定螺钉13将弹簧b12的上端向下压，从而使弹簧b12具有将定位销11压向定位槽17的预压力；

4）接着将传动杆15的扩大头3朝上、从上至下依次插入扩口、通孔a18’、槽口18和条形槽a14内，并通过紧定螺栓4将扩大头3连同传动杆15压紧固定；

5）将芯杆5的一端与端盖a9或端盖b10中、设有与芯杆5过盈配合的通孔b固定；

6）再将芯杆5的另一端伸入条形槽a14内后，分别穿过传动杆15的滑孔16和两端连接有弹簧支架8的弹簧a9；

7）然后将与芯杆5固定的端盖a9或端盖b10通过紧固螺钉7与半模b2固定；

8）再剩余的端盖b10或端盖a9中、设有与芯杆5间隙配合的通孔b套置于芯杆5的另一端上、并通过紧固螺钉7将该端盖与半模b2固定；

9）通过外力克服弹簧a9的作用力将半模a1和半模b2产生相对滑动、滑动的距离小于相邻两个金属原子模型24之间的距离；撤去外力后，如果半模a1和半模b2在弹簧a9的作用力下能够回复到起始位置的话，即为装配成功；如果半模a1和半模b2在弹簧a9的作用力下不能回复到起始位置的话，需要通过调节固定螺钉13的旋入程度来调节弹簧b12的预压力大小，并重复该步骤、直至半模a1和半模b2在弹簧a9的作用力下能够回复到起始位置。

为了提高演示效果，金属原子模型和晶格线模型均喷涂一层漆层a或固定一装饰层a；其余表面喷涂漆层b或固定装饰层b，所述漆层a的颜色和漆层b的颜色或者装饰层a的颜色和装饰层b的颜色互为对比色。另外，将各螺栓或螺钉所在的孔口位置处进行封口，并喷涂漆层b或固定装饰层b。

本发明演示金属弹性变形的时候，教师通过较小的外力克服弹簧b12的作用力使定位销11离开定位槽17、以及克服弹簧a9的作用力使半模a1相对于半模b2沿着限位杆22和限位槽21的方向移动；当半模a1相对于半模b2移动至定位销11离开定位槽17的位置处后撤去外力，此时传动杆15在弹簧a9的回复力作用下带动半模a1相对于半模b2反向移动、并反向移动至定位销11位于原来的定位槽17的时候，弹簧b12的回复力作用下定位销11与原始的定位槽17匹配定位。这个过程本发明的演示面上显示的现象为：金属晶体在较小的外力作用下，金属原子将偏离其平衡位置，处于非平衡位置上，偏离平衡位置的金属原子受到周围金属原子所产生的排斥力或者吸引力作用，这种作用相当于弹性力，其具有高的弹性势能，是一种不稳定状态，有向低能态（平衡态）转变的趋势；因此，当该较小的外力去除之后，在周围金属原子与偏离平衡位置的金属原子之间这种弹性力的作用下，偏离平衡位置的金属原子回到原有的平衡位置上，即由高能量状态重新回到了最低能量状态，形成弹性变形。

本发明演示金属滑移方式产生的塑性变形的时候，教师通过较大的外力克服弹簧b12的作用力使定位销11离开定位槽17、以及克服弹簧a9的作用力使半模a1相对于半模b2沿着限位杆22和限位槽21的方向移动；当半模a1相对于半模b2移动至定位销11离开定位槽17后移动至离开其它定位槽17位置处的时候才撤去该较大的外力，此时传动杆15在弹簧a9的回复力作用下带动半模a1相对于半模b2反向移动、并反向移动至定位销11位于最靠近的定位槽17的时候，弹簧b12的回复力作用下定位销11与该相邻的定位槽17匹配定位。这个过程本发明的演示面上显示的现象为：金属晶体在较大的外力作用下，当外力超过一定值后，原子移动的距离将大于一个原子平衡间距，偏离平衡位置的原子不再能够回到原有的平衡位置上，而是只能回到越过的那个平衡位置上，原子处于该平衡位置同样具有最低的能量状态，因而可以永久存在，形成塑性变形。