曲線的橫坐標是應變,縱坐標是外加的應力。曲線的形狀反應材料在外力作用下發生的脆性、塑性、屈服、斷裂等各種形變過程。這種應力-應變曲線通常稱為工程應力-應變曲線,它與載荷-變形曲線外形相似,但是坐標不同。
原理上,聚合物材料具有粘彈性,當應力被移除後,一部分功被用於摩擦效應而被轉化成熱能,這一過程可用應力應變曲線表示。金屬材料具有彈性變形性,若在超過其屈服強度之後 繼續載入,材料發生塑性變形直至破壞。這一過程也可用應力應變曲線表示。
基本介紹
- 中文名:應力-應變曲線
- 外文名:stress-strain curve
- 屬性:冶金術語
- 分類:曲線
- 相關:聚合物材料
基本介紹
應力(工程應力或名義應力)
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推導過程
從此曲線上,可以看出低碳鋼的變形過程有如下特點:
當應力低於σe 時,應力與試樣的應變成正比,應力去除,變形消失,即試樣處於彈性變形階段,σe 為材料的彈性極限,它表示材料保持完全彈性變形的最大應力。
當應力超過σe 後,應力與應變之間的直線關係被破壞,並出現屈服平台或屈服齒。如果卸載,試樣的變形只能部分恢復,而保留一部分殘餘變形,即塑性變形,這說明鋼的變形進入彈塑性變形階段。σs稱為材料的屈服強度或屈服點,對於無明顯屈服的金屬材料,規定以產生0.2%殘餘變形的應力值為其屈服極限。
當應力超過σs後,試樣發生明顯而均勻的塑性變形,若使試樣的應變增大,則必須增加應力值,這種隨著塑性變形的增大,塑性變形抗力不斷增加的現象稱為加工硬化或形變強化。當應力達到σb時試樣的均勻變形階段即告終止,此最大應力σb稱為材料的強度極限或抗拉強度,它表示材料對最大均勻塑性變形的抗力。
在σb值之後,試樣開始發生不均勻塑性變形並形成縮頸,應力下降,最後應力達到σf時試樣斷裂。σf為材料的條件斷裂強度,它表示材料對塑性的極限抗力。
上述應力-應變曲線中的應力和應變是以試樣的初始尺寸進行計算的,事實上,在拉伸過程中試樣的尺寸是在不斷變化的,此時的真實應力S應該是瞬時載荷(P)除以試樣的瞬時截面積(A),即:S=P/A;同樣,真實應變e應該是瞬時伸長量除以瞬時長度de=dL/L。下圖是真應力-真應變曲線,它不像應力-應變曲線那樣在載荷達到最大值後轉而下降,而是繼續上升直至斷裂,這說明金屬在塑性變形過程中不斷地發生加工硬化,從而外加應力必須不斷增高,才能使變形繼續進行,即使在出現縮頸之後,縮頸處的真實應力仍在升高,這就排除了應力-應變曲線中應力下降的假象。