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塑性材料应力应变图

汇报人：AA

2024-01-14

应力应变基本概念

塑性材料特性分析

应力应变曲线解读

影响应力应变关系因素探讨

实验方法与技术介绍

工程应用与案例分析

应力应变基本概念

应力是指物体内部单位面积上的内力，是物体内部各部分之间相互作用的结果。

应力定义

根据作用方向和截面方向的关系，应力可分为正应力、剪应力和复合应力。

应力分类

颈缩阶段

当应力达到最大值后，物体开始产生颈缩现象，即局部截面面积减小。此时应力逐渐降低，直至物体断裂。

弹性阶段

在应力较小时，应力与应变成正比，符合胡克定律。此时卸载后物体能恢复原状。

屈服阶段

当应力增加到一定值时，物体开始产生塑性变形，应力应变关系不再符合胡克定律。此时卸载后物体不能完全恢复原状，会留下永久变形。

强化阶段

经过屈服阶段后，随着应力的继续增加，物体的抗变形能力逐渐提高，表现为应力应变曲线的上升。

塑性材料特性分析

如低碳钢、铜、铝等；

金属类

如橡胶、塑料、陶瓷等；

非金属类

如纤维增强塑料（FRP）等。

复合材料类

位错运动

孪生变形

相变诱发塑性

蠕变

塑性变形的主要机制之一，通过位错在晶体中的滑移和攀移实现；

某些合金在特定条件下，通过相变产生塑性变形；

在某些具有特定晶体结构的金属中，孪生是主要的塑性变形方式；

在长时间应力作用下，材料发生的缓慢塑性变形。

应力应变曲线解读

03

弹性模量

该阶段的斜率即为材料的弹性模量，表示材料在弹性阶段的刚度。

01

线性关系

在应力应变曲线的初始阶段，应力和应变之间呈线性关系，符合胡克定律。

02

可逆性

当外力去除后，材料能够完全恢复到原始形状，没有残余变形。

应力达到某一临界值时，材料开始产生塑性变形，该点称为屈服点。

屈服点

在屈服点附近，应力应变曲线出现一个相对平坦的区域，即应力平台。

应力平台

外力去除后，材料会保留部分塑性变形，无法完全恢复到原始形状。

残余变形

随着应变的增加，材料的应力逐渐上升，表现出加工硬化的特性。

加工硬化

非线性关系

抗拉强度

在强化阶段，应力和应变之间的关系呈现非线性。

强化阶段的最高点对应着材料的抗拉强度，表示材料在拉伸过程中的最大承载能力。

03

02

01

在应力达到抗拉强度后，材料开始发生颈缩，即横截面积减小。

颈缩现象

颈缩导致应力在局部区域集中，加速材料的断裂过程。

应力集中

最终材料在颈缩处发生断裂，对应的应力应变曲线上的点即为断裂点。

断裂点

影响应力应变关系因素探讨

温度升高，屈服强度降低

01

随着温度的升高，塑性材料的屈服强度通常会降低。这是因为高温使得材料的内部结构发生变化，原子间的结合力减弱，导致材料更容易发生塑性变形。

温度升高，延伸率增加

02

与屈服强度相反，随着温度的升高，塑性材料的延伸率通常会增加。这是因为高温下材料的塑性变形能力增强，使得材料在断裂前能够承受更大的变形。

温度对弹性模量的影响

03

温度对塑性材料的弹性模量也有一定影响。一般来说，随着温度升高，弹性模量会降低，这意味着材料在相同应力作用下的弹性变形会增加。

加载速率增加，屈服强度提高

加载速率对塑性材料的屈服强度有显著影响。当加载速率增加时，材料内部的应力来不及通过塑性变形来释放，导致屈服强度提高。

加载速率对延伸率的影响

加载速率对延伸率的影响因材料而异。对于某些材料，加载速率增加可能会导致延伸率降低，因为高速加载下材料内部的缺陷来不及扩展。而对于另一些材料，加载速率增加可能会提高延伸率，因为高速加载下材料内部的变形机制发生变化。

加载速率对弹性模量的影响

加载速率对弹性模量的影响相对较小。在一般情况下，加载速率的变化不会对弹性模量产生显著影响。

不同成分的塑性材料具有不同的应力应变关系。例如，合金元素可以改变材料的晶体结构、相组成和力学性能，从而影响其应力应变行为。

材料成分的影响

材料的组织结构对其应力应变关系也有重要影响。例如，晶粒大小、形状和取向等因素都会影响材料的力学性能。细晶粒材料通常具有较高的强度和韧性，而粗晶粒材料则可能表现出较低的强度和韧性。此外，第二相粒子、位错等缺陷也会对材料的应力应变行为产生影响。

组织结构的影响

实验方法与技术介绍

拉伸试验原理

在拉伸过程中，材料受到轴向拉力的作用，产生相应的变形。通过测量拉伸载荷和变形量，可以得到材料的应力-应变曲线。

拉伸试验定义

拉伸试验是一种通过施加拉伸载荷来测试材料力学性能的试验方法。

拉伸试验设备

拉伸试验机是进行拉伸试验的主要设备，包括加载系统、测量系统和控制系统等。

压缩试验定义

压缩试验是一种通过施加压缩载荷来测试材料力学性能的试验方法。

压缩试验原理

在压缩过程中，材料受到轴向压力的作用，产生相应的变形。通过测量压缩载荷和变形量，可以得到材料的应力-应变曲线。

压缩试验设备

压缩试验机是