「知乎知识库」— 屈服强度

概述

屈服强度是材料力学领域的重要概念。定义是有延展性的材料发生屈服现象时,材料的应力值。材料在受力时会产生形变。形变分为两种,一种是塑性形变,一种是弹性形变。塑性形变在外力消失后不会消失,也即材料发生永久变形。而弹性形变在材料所受的外力消失之后,则会消失。屈服强度即材料将开始发生塑性形变而时所受应力值。但由于脆性材料在受外力拉伸时不会发生明显的塑性形变现象,因此只有韧性材料(也即具有延展性)才具有屈服强度。

屈服强度之所以重要是因为材料受力大于屈服强度之后便会发生不可逆形变,常常会导致功能失效。因此设计师一般避免使得零件正常工作时应力小于屈服强度,并往往留有一定裕量。

获得屈服强度的方法

一般采用拉伸实验的方式获得材料屈服强度。即将材料制成棒状,在两端加上拉力,并记录材料产生的形变值。由此可以获得应力-应变曲线,并从中获取材料的屈服强度值。

具有典型屈服现象的应力应变曲线如图所示:

图 1 具有明显屈服平台的应力-应变曲线

上图中横坐标是应变值,纵坐标是材料所受应力值,曲线即为在逐渐增加的应力作用下,材料应变的变化情况。图中平台对应的应力即为该种材料的屈服强度值。平台处的现象是材料应变不断增加,但应力没有增加,称之为「屈服平台」。

对于没有明显屈服平台的韧性材料,工程上通常规定 0.2% 的塑性应变所对应的应力值作为屈服强度,称为条件屈服强度。

图 2 不具有明显屈服平台的应力-应变曲线[2]

如图所示,在横轴上,取应变为 0.002 的点,并作弹性变形段的平行线,该平行线与曲线交点对应的应力值即为条件屈服强度。

参考文献

1.范钦珊. 材料力学[M]. 北京:高等教育出版社,2005:58-61.

来源:知乎 www.zhihu.com

作者:黄昌尧

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