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屈服强度的计算方法

返回列表来源:天氏库力 发布日期 2018-07-09 浏览:

屈服强度是工程材料中常用来代表产品性能的重要指标,屈服强度是金属材料发生屈服现象时的屈服极限,也就是抵抗微量塑性变形的应力,通俗点讲就是每种产品都存在一个极限破坏值,当产品受到大于此极限的外力作用,将会使其永久失效,没法恢复。这个压强就叫做屈服强度。那么屈服强度是如何计算的呢?本文将为大家作一个详细介绍:

总体上屈服强度的计算方法:屈服强度=屈服时载荷/试样的面积。
 
材料屈服曲线

工程上采用规定一定的残留变形量的方法,确定屈服强度,常用的标准有三种:
 
第一种是比例极限,应力-应变曲线上符合线性关系的最高应力值,用σP表示,超过σP时,即认为材料开始屈服;第二种是弹性极限,试样加载后再卸载,以不出现残留的永久变形为标准,材料能够完全弹性恢复的最高应力值,用σd表示,超过σd时,即认为材料开始屈服;第三种是屈服强度,以规定发生一定的残留变形为标准,如通常以0.2%残留变形的应力作为屈服强度,用σ0.2或σys表示。
 
上述定义都是以残留变形为依据的,彼此区别在于规定的残留变形量不同。现行国家标准将屈服强度规范为下列三种情况。

(1)规定非比例伸长应力(σP) 试样在加载过程中,标距长度内的非比例伸长量达到规定值(以%表示)的应力,如σP0.01,σP0.05等。
 
σP通常用图解法测定,对有明显弹性直线段的材料,可利用自动记录的载荷-伸长(P-ΔL)曲线。自弹性直线段与伸长轴的交点O起,截取一相应于规定非比例伸长的线段OC(OC=nLeεp,其中n为拉伸图放大倍数,Le为引伸计标距,εp为规定的非比例伸长率),过C点作弹性直线段的平行线CA,交曲线于A点,A点对应的载荷Pp即为所测定的非比例伸长载荷,规定非比例伸长应力由下式计算:
 
σP =Pp/S0
 
(2)规定残余伸长应力(σr) 试样卸载后,其标距部分的残余伸长达到规定比例时的应力,常用的为σr0.2,即规定残余伸长率为0.2%时的应力值。
 
测定σr通常用卸载法,即当卸载后所得残余伸长为规定残余伸长载荷Pr,规定残余伸长应力由下式计算:
 
σr=Pr/S0
 
(3)规定总伸长应力(σt) 试样标距部分的总伸长(弹性伸长与塑性伸长之和)达到规定比例时的应力。应用较多的规定总伸长率为0.5%、0.6%和0.7%,相应地,规定总伸长应力分别记为σt 0.5,σt 0.6和σt 0.7。
 
测定σt也用图解法,操作与测定σP相同,拉伸图横轴放大倍数不小于50倍。在P-ΔL曲线上,自曲线原点O起,截取相应于规定总伸长的线段OE(OE=n·Le·εt,式中εt为规定总伸长率),过E点作纵轴平行线EA交曲线于A点,A点对应的载荷即为规定总伸长的载荷,规定总伸长应力由下式计算:
 
σt=Pt/S0
 
在上述屈服强度的测定中,σP和σt是在试样加载时直接从应力-应变(载荷-位移)曲线上测量的,而σr则要求卸载测量。由于卸载法测定残余伸长应力σr比较困难,而且效率低,所以,在材料屈服抗力评定中,更趋于采用σP和σt。σt在测试上又比σP方便,而且不失σP表征材料屈服特征的能力,所以,可以用σt,代替σP,尤其在大规模工业生产中,采用σt的测定方法,可以提高效率。
 
对于不连续屈服即具有明显屈服点的材料,其应力-应变曲线上的屈服平台就是材料屈服变形的标志,因此,屈服平台对应的应力值就是这类材料的屈服强度,记作σys按下式计算:
 
σys=Py/S0
式中 Py——为物理屈服时的载荷或下屈服点对应的载荷。
 
屈服强度是应用最广的一个性能指标。因为任何机械零件在工作过程中,都不允许发生过量的塑性变形,所以,机械设计中,把屈服强度作为强度设计和选材的依据。

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【本文标签】:屈服强度,屈服力,屈服点

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