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什么是屈服強度?

更新時間:2022-08-12點擊次數(shù):2010

屈服強度是指可以在材料中產(chǎn)生的最大應(yīng)力的指示,而不會引起塑性變形。它是材料表現(xiàn)出變形的應(yīng)力,是彈性極限的實際近似值。

在工程結(jié)構(gòu)設(shè)計中,屈服強度非常重要。例如,在設(shè)計組件時,它必須支撐使用過程中產(chǎn)生的力,并且組件不得在可塑性上變形。換句話說,應(yīng)該選擇具有足夠屈服強度的材料。

由于它表示在不引起變形的情況下可以施加的力的上限,因此屈服強度通常用于計算機械零件中的最大允許載荷。對于各種材料,已經(jīng)建立了各種屈服標準。

然而,當材料受到應(yīng)力時,它會以可以恢復(fù)的方式變形。材料的屈服強度是應(yīng)力,其變形后變?yōu)樗苄?。任何由大于屈服強度的?yīng)力引起的變形都是不可逆的。由于彈性變形的線性,屈服強度也稱為無偏差可以達到的最大應(yīng)力。應(yīng)力和應(yīng)變成比例關(guān)系。在此點之后可以觀察到寬變形,而施加的載荷幾乎沒有增加。屈服強度以 N/m2 或帕斯卡表示。

在設(shè)計組件時,了解材料的屈服強度非常重要,因為它通常表示可以施加的載荷的上限。屈服強度對于控制許多材料的生產(chǎn)技術(shù)非常重要,例如鍛造,軋制或壓制。

拉伸試驗用于評估材料的屈服強度。測試結(jié)果繪制在應(yīng)力-應(yīng)變曲線上。材料的屈服強度是應(yīng)力-應(yīng)變曲線偏離比例的應(yīng)力。

在設(shè)計應(yīng)用中,屈服強度通常用作可施加到材料上的允許應(yīng)力的上限。在需要高應(yīng)力和高載荷下保持精確尺寸公差的材料應(yīng)用中,這一點尤其重要。通過改變位錯密度、雜質(zhì)水平和晶粒尺寸(在結(jié)晶材料中),可以微調(diào)材料的屈服強度。對于沒有明確屈服點的材料,屈服強度通常表示為產(chǎn)生原始尺寸0.2%的變形的應(yīng)力,稱為0.2%屈服應(yīng)力。

屈服強度的值在結(jié)構(gòu)的構(gòu)造中很重要,使得結(jié)構(gòu)能夠在正常工況下在彈性區(qū)域中發(fā)揮作用。然而,當面對意外的沖擊載荷(如爆炸,火災(zāi)或自然災(zāi)害,如地震)時,材料的塑料區(qū)域變得至關(guān)重要,因為在這種情況下,材料吸收的大部分能量主要由塑料區(qū)域貢獻。因此,具有更高的韌性意味著材料能夠在更長的時間內(nèi)承受這種不可預(yù)見的載荷,以便為執(zhí)行安全措施留出更多時間。

通常,屈服強度隨應(yīng)變速率而增加,并隨溫度而降低。當后者不是這種情況時,據(jù)說該材料表現(xiàn)出屈服強度異常,這是高溫合金的典型特征,并導(dǎo)致它們在高溫下需要高強度的應(yīng)用中使用。屈服強度異常也稱為“屈服應(yīng)力異常"。通常很難確定屈服開始的確切點,這就是為什么在實踐中使用證明應(yīng)力的原因。這是應(yīng)力被認為產(chǎn)生一定量應(yīng)變的地方,這用于定義屈服強度。


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