应力-应变简介(应力应变简介)
资讯
2024-02-10
141
应力-应变曲线
静载拉伸试验所用试样一般为光滑圆柱试样,试样工作长度(标长)l0=10d0,d0为原始直径。静拉伸试验,通常是在室温和轴向加载条件下进行的,其特点是试验机加载轴线与试样轴线重合,载荷缓慢施加,应变与应力同步,试样应变速率≦10-1/s。在静拉伸试验得到的应力-应变曲线上,记载着材料力学行为的基本特征,因此,应力-应变曲线成为理解材料基本力学行为的基础和信息源。材料应力-应变曲线的应力和应变,一般用条件应力σ和条件应变δ表示。
σ=P/A0 (1-1)
δ=Δl/l0 (2-2)
式中,P为载荷,Δl为试样伸长量,Δl=l-l0,l0为试样原始标长,l为与P相对应的标长部分的长度,A0为原始截面积。在拉伸过程中,试样长度增加,截面积减小,但在上述计算中,假设试样截面积和长度保持不变,因此称σ为条件应力或工程应力,δ为条件应变或工程应变。下面介绍工程材料常见的几种应力-应变曲线。
一、拉伸脆性材料应力-应变曲线
图3-1-1为工程脆性材料的应力-应变曲线,其行为特点是应变与应力单值对应,成直线比例关系,只发生弹性变形,不发生塑性变形,在最高载荷点处断裂,形成平断口,断口平面与拉力轴线垂直。应力-应变曲线与横轴夹角的大小表示材料对弹性变形的抗力,用弹性模量E表示
E=tanα (1-3)
工程上大多数玻璃、陶瓷、岩石,横向交联很好的聚合物、淬火状态的高碳钢和普通灰铸铁等均具有此类应力-应变曲线。
二、塑性材料应力-应变曲线
图3-1-2为工程塑性材料应力-应变曲线的几种形式。图3-1-2(a)为最常见的金属材料应力-应变曲线,Oa为弹性变形阶段,其行为特点与图3-1-1相同。在a点偏离直线关系,进入弹-塑性阶段,开始发生塑性变形,过程沿abk进行。开始发生塑性变形的应力称为屈服点。屈服以后的变形包括弹性变形和塑性变形,如在m点卸载,应力沿mn降至零,m点所对应的应变Om'为总应变量,在卸载后恢复的部分m'n为弹性应变量,残留部分nO为塑性应变量。如果重新加载,继续拉伸试验,应力-应变曲线沿nm上升,至m点后沿mbk进行,nm与Oa平行,属于弹性变形阶段,塑性变形在m点开始,其相应的应力值高于首次加载时塑性变形开始的应力值,这表明材料经历一定的塑性变形后,其屈服应力升高了,这种现象称为应变强化或加工硬化。b点为应力-应变曲线的最高点,b点之前,曲线是上升的,与ab段曲线相对应的试样变形是整个工作长度内的均匀变形,即在试样各处截面均匀缩小。从b点开始,试样的变形便集中于某局部地方,即试样开始集中变形,出现"缩颈"。材料经均匀形变后出现集中变形的现象称为颈缩。试样的颈缩在b点开始,颈缩开始后,试样的变形只发生在颈部的有限长度上,试样的承载能力迅速降低,按式(1-1)计算的工程应力值也降低,应力-应变曲线沿bk下降。最后在k点断裂,形成杯状断口。工程上很多金属材料,如调质钢和一些轻合金都具有此类应力-应变行为。
图3-1-2(b)为具有明显屈服点材料的应力-应变曲线,与图1-2(a)相比,不同之处在于出现了明显屈服点aa',这种屈服点在应力-应变曲线上有时呈屈服平台,有时呈齿状,相应的应变量在1%-3%范围。退火低碳钢和某些有色金属具有此类应力-应变行为。图3-1-2(c)为拉伸时不出现颈缩的应力-应变曲线,只有弹性变形的oa和均匀塑性变形的ak阶段。某些塑性较低的金属如铝青铜就是在未出现颈缩前的均匀变形过程中断裂的,具有此类应力-应变曲线。还有些形变强化能力特别强的金属,如ZGMn13等奥氏高锰钢也具有此类应力-应变行为,不但塑性大,而且形变强化潜力大。
图3-1-2(d)为拉伸不稳定型材料的应力-应变曲线,其变形特点是在形变强化过程中出现多次局部失稳,原因乃是孪生变形机制的参与,当孪生应变速率超过试验机夹头运动速度时,导致局部应力松弛,相应地,在应力-应变曲线上出现齿形特征。某些低溶质固溶体铝合金及含杂质的铁合金具有此类应力-应变行为。由上述可见,根据拉伸试验可以判断材料呈宏观脆性还是塑性,塑性的大小,对弹性变形和塑性变形的抗力以及形变强化能力的大小等。此外,还可以反映断裂过程的某些特点。但在工程上,拉伸试验被广泛用来测定材料的常规力学性能指标,为合理评定、鉴别和选用材料提供依据。
本站涵盖的内容、图片、视频等数据系网络收集,部分未能与原作者取得联系。若涉及版权问题,请联系我们删除!联系邮箱:ynstorm@foxmail.com 谢谢支持!
应力-应变曲线
静载拉伸试验所用试样一般为光滑圆柱试样,试样工作长度(标长)l0=10d0,d0为原始直径。静拉伸试验,通常是在室温和轴向加载条件下进行的,其特点是试验机加载轴线与试样轴线重合,载荷缓慢施加,应变与应力同步,试样应变速率≦10-1/s。在静拉伸试验得到的应力-应变曲线上,记载着材料力学行为的基本特征,因此,应力-应变曲线成为理解材料基本力学行为的基础和信息源。材料应力-应变曲线的应力和应变,一般用条件应力σ和条件应变δ表示。
σ=P/A0 (1-1)
δ=Δl/l0 (2-2)
式中,P为载荷,Δl为试样伸长量,Δl=l-l0,l0为试样原始标长,l为与P相对应的标长部分的长度,A0为原始截面积。在拉伸过程中,试样长度增加,截面积减小,但在上述计算中,假设试样截面积和长度保持不变,因此称σ为条件应力或工程应力,δ为条件应变或工程应变。下面介绍工程材料常见的几种应力-应变曲线。
一、拉伸脆性材料应力-应变曲线
图3-1-1为工程脆性材料的应力-应变曲线,其行为特点是应变与应力单值对应,成直线比例关系,只发生弹性变形,不发生塑性变形,在最高载荷点处断裂,形成平断口,断口平面与拉力轴线垂直。应力-应变曲线与横轴夹角的大小表示材料对弹性变形的抗力,用弹性模量E表示
E=tanα (1-3)
工程上大多数玻璃、陶瓷、岩石,横向交联很好的聚合物、淬火状态的高碳钢和普通灰铸铁等均具有此类应力-应变曲线。
二、塑性材料应力-应变曲线
图3-1-2为工程塑性材料应力-应变曲线的几种形式。图3-1-2(a)为最常见的金属材料应力-应变曲线,Oa为弹性变形阶段,其行为特点与图3-1-1相同。在a点偏离直线关系,进入弹-塑性阶段,开始发生塑性变形,过程沿abk进行。开始发生塑性变形的应力称为屈服点。屈服以后的变形包括弹性变形和塑性变形,如在m点卸载,应力沿mn降至零,m点所对应的应变Om'为总应变量,在卸载后恢复的部分m'n为弹性应变量,残留部分nO为塑性应变量。如果重新加载,继续拉伸试验,应力-应变曲线沿nm上升,至m点后沿mbk进行,nm与Oa平行,属于弹性变形阶段,塑性变形在m点开始,其相应的应力值高于首次加载时塑性变形开始的应力值,这表明材料经历一定的塑性变形后,其屈服应力升高了,这种现象称为应变强化或加工硬化。b点为应力-应变曲线的最高点,b点之前,曲线是上升的,与ab段曲线相对应的试样变形是整个工作长度内的均匀变形,即在试样各处截面均匀缩小。从b点开始,试样的变形便集中于某局部地方,即试样开始集中变形,出现"缩颈"。材料经均匀形变后出现集中变形的现象称为颈缩。试样的颈缩在b点开始,颈缩开始后,试样的变形只发生在颈部的有限长度上,试样的承载能力迅速降低,按式(1-1)计算的工程应力值也降低,应力-应变曲线沿bk下降。最后在k点断裂,形成杯状断口。工程上很多金属材料,如调质钢和一些轻合金都具有此类应力-应变行为。
图3-1-2(b)为具有明显屈服点材料的应力-应变曲线,与图1-2(a)相比,不同之处在于出现了明显屈服点aa',这种屈服点在应力-应变曲线上有时呈屈服平台,有时呈齿状,相应的应变量在1%-3%范围。退火低碳钢和某些有色金属具有此类应力-应变行为。图3-1-2(c)为拉伸时不出现颈缩的应力-应变曲线,只有弹性变形的oa和均匀塑性变形的ak阶段。某些塑性较低的金属如铝青铜就是在未出现颈缩前的均匀变形过程中断裂的,具有此类应力-应变曲线。还有些形变强化能力特别强的金属,如ZGMn13等奥氏高锰钢也具有此类应力-应变行为,不但塑性大,而且形变强化潜力大。
图3-1-2(d)为拉伸不稳定型材料的应力-应变曲线,其变形特点是在形变强化过程中出现多次局部失稳,原因乃是孪生变形机制的参与,当孪生应变速率超过试验机夹头运动速度时,导致局部应力松弛,相应地,在应力-应变曲线上出现齿形特征。某些低溶质固溶体铝合金及含杂质的铁合金具有此类应力-应变行为。由上述可见,根据拉伸试验可以判断材料呈宏观脆性还是塑性,塑性的大小,对弹性变形和塑性变形的抗力以及形变强化能力的大小等。此外,还可以反映断裂过程的某些特点。但在工程上,拉伸试验被广泛用来测定材料的常规力学性能指标,为合理评定、鉴别和选用材料提供依据。
本站涵盖的内容、图片、视频等数据系网络收集,部分未能与原作者取得联系。若涉及版权问题,请联系我们删除!联系邮箱:ynstorm@foxmail.com 谢谢支持!