包申格效應

包申格效應

包申格效應(Bauschinger Effect):金屬材料經過預先載入產生少量塑性變形(殘餘應變為1%~2%),卸載後再同向載入,規定殘餘應力(彈性極限或屈服強度)增加;反向載入,規定殘餘應力降低(特別是彈性極限在反向載入時幾乎降低到零)的現象,稱為包申格效應。

基本介紹

  • 中文名:包申格效應
  • 外文名:Bauschinger Effect
  • 消除方法:預先進行較大的塑性變形
  • 適用範圍:金屬材料加工
  • 學科:構造地質學
  • 現象:規定殘餘應力降低
主要內容,理論解釋,產生原因,消除方法,

主要內容

已在某一方向上產生塑性變形的金屬,當它在反方向上變形時,與原預應變方向的應力應變相比,其屈服強度明顯下降。這一現象企坑謎在1886年由德國人Bauschinger首先發現,並被以其名命名,簡稱為BE(Bauschinger effect)。這一效應對於材料的冷塑性變形、校直、尺寸穩定性以至服役性能均帶來不利影響,增加了一個有待預測的變數。傳統的文獻中所給出的包申格效海端應的研究成果,通常都是指在軸向拉壓試驗條件下的結果,其材料內部的微觀應力殃宙尋少通常為晶粒尺度範圍內的微觀應力,理論上的解釋也是基於這一點。但是,對於由板到管時的塑性彎曲,會引入可觀的巨觀殘餘應力,這種巨觀殘餘應力會對包申格效應帶來附加的顯著影響。

理論解釋

假設試樣承受超過初始屈服應力的單向拉伸應力產生塑性變形,這對應於A點,然後卸載至B點,忽略滯後現象,則卸載是彈性的,並且保留一定的塑性變形。當以拉伸的形式重新載入,拉伸路徑沿彈性線BA,隨後的拉伸屈服應力為,應大於初始屈服應力。若再卸載至B點以後,承受單向壓縮,則式樣的屈服應力將減少(等於),其絕對值低於。這種現象稱為包申格效應。
通常認為,把材料受載後產生一定的變形,二卸載後這部分變形消鍵仔膠逝,材料回復到原來的狀態的性質(彈性)為理想彈性性質,實際上絕大多數固體材料的彈性行為都表現出非理想彈性性質。彈性應力不僅僅是應力的關係函式,並且和時間有關係,即屈服強度會隨載入歷史的不同而有所變化。

產生原因

包申格效應與金屬材料中位錯運動所受的阻力變化有關。在金屬預先受載產生少量塑性變形時,位錯沿某滑移面運動,遇到林位錯而彎曲。結果,在位錯前方,林位錯密度增加,形成位錯纏結或胞狀組織。這種位錯結構在力學上是相當穩白頌良定的,因此,如果此時卸載並隨後同向載入,位錯線不能作顯著運動,巨觀上表現為規定殘餘伸長應力增加。但如卸載後施加反向力,位錯被迫作反向運動,因為在反向路徑上,像林位錯這遷說元類障礙數量較少,而且也不一定恰好位於滑移位錯運動的前方,故位錯可以再較低應力下移動較大距離,即第二次反向載入,規定殘餘伸長應力降低。
如果金屬材料預先經受大量塑性變形,因位錯增殖和充蘭陵察難於重新分布,則在隨後反向載入時,包申格應變等於0。

消除方法

預先進行較大的塑性變形,或在第二次反向受力前先使金屬材料於回復或再結晶溫度下退火,如鋼在400~500℃以上,銅合金在250~270℃。

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