1、 屈服强度：是金属材料发生屈服现象时的屈服极限，亦即抵抗微量塑性变形的应力。对于无明显屈服的金属材料，规定以产生 0.2%残余变形的应力值为其屈服极限，称为条件屈服极限或屈服强度。大于此极限的外力作用，将会使零件永久失效，无法恢复。如低碳钢的屈服极限为 207MPa，当大于此极限的外力作用之下，零件将会产生永久变形，小于这个的，零件还会恢复原来的样子。 编辑本段二、概要材料拉伸的应力-应变曲线yield strength，又称为屈服极限 ，常用符号 s，是材料屈服的临界应力值。 （1）对于屈服现象明显的材料，屈服强度就是屈服点的应力（屈服值） ； （2）对于屈服现象不明显的材料，与应力-应变的
2、直线关系的极限偏差达到规定值（通常为 0.2%的原始标距）时的应力。通常用作固体材料力学机械性质的评价指标，是材料的实际使用极限。因为在应力超过材料屈服极限后产生塑性变形，应变增大，使材料失效，不能正常使用。 当应力超过弹性极限后，进入屈服阶段后，变形增加较快，此时除了产生弹性变形外，还产生部分塑性变形。当应力达到 B 点后，塑性应变急剧增加，应力应变出现微小波动，这种现象称为屈服。这一阶段的最大、最小应力分别称为下屈服点和上屈服点。由于下屈服点的数值较为稳定，因此以它作为材料抗力的指标，称为屈服点或屈服强度(ReL 或 Rp0.2)。 a屈服点 yield point（s ） 试样在试验过程
3、中力不增加（保持恒定）仍能继续伸长（变形）时的应力。 b上屈服点 upper yield point（su ） 试样发生屈服而力首次下降前的最大应力。 c下屈服点 lower yield point（SL） 当不计初始瞬时效应时屈服阶段中的最小应力。 有些钢材(如高碳钢)无明显的屈服现象，通常以发生微量的塑性变形(0.2%)时的应力作为该钢材的屈服强度，称为条件屈服强度（yield strength） 。 首先解释一下材料受力变形。材料的变形分为弹性变形（外力撤销后可以恢复原来形状）和塑性变形（外力撤销后不能恢复原来形状，形状发生变化，伸长或缩短） 建筑钢材以 屈服强度 作为设计应力的依据。
4、所谓屈服，是指达到一定的变形应力之后，金属开始从弹性状态非均匀的向弹-塑性状态过渡，它标志着宏观塑性变形的开始。 编辑本段屈服强度测定无明显屈服现象的金属材料需测量其规定非比例延伸强度或规定残余伸长应力，而有明显屈服现象的金属材料，则可以测量其屈服强度、上屈服强度、下屈服强度。一般而言，只测定下屈服强度。通常测定上屈服强度及下屈服强度的方法有两种：图示法和指针法。 图示法试验时用自动记录装置绘制力-夹头位移图。要求力轴比例为每mm 所代表的应力一般小于 10N/mm2，曲线至少要绘制到屈服阶段结束点。在曲线上确定屈服平台恒定的力 Fe、屈服阶段中力首次下降前的最大力 Feh 或者不到初始瞬时效
5、应的最小力 Fel。 屈服强度、上屈服强度、下屈服强度可以按以下公式来计算： 屈服强度计算公式：Re=Fe/So；Fe 为屈服时的恒定力。 上屈服强度计算公式：Reh=Feh/So；Feh 为屈服阶段中力首次下降前的最大力。 下屈服强度计算公式：Rel=Fel/So ；Fel 为不到初始瞬时效应的最小力 Fel。 指针法试验时，当测力度盘的指针首次停止转动的恒定力或者指针首次回转前的最大力或者不到初始瞬时效应的最小力，分别对应着屈服强度、上屈服强度、下屈服强度。1 编辑本段三、屈服强度标准建设工程上常用的屈服标准有三种： 1、比例极限应力-应变曲线上符合线性关系的最高应力，国际上常采用 p 表
6、示，超过 p 时即认为材料开始屈服。 2、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。国际上通常以 Rel 表示。应力超过 Rel 时即认为材料开始屈服。 3、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，符号为 Rp0.2。 编辑本段四、影响屈服强度的因素可以有四种强化机制影响金属材料的屈服强度，这就是：(1)固溶强化；(2) 形变强化； (3)沉淀强化和弥散强化；(4) 晶界和亚晶强化。沉淀强化和细晶强化是工业合金中提高材料屈服强度的最常用的手段。在这几种强化机制中，前三种机制在提高材料强度的同时，也降低
7、了塑性，只有细化晶粒和亚晶，既能提高强度又能增加塑性。 影响屈服强度的外在因素有：温度、应变速率、应力状态。 随着温度的降低与应变速率的增高,材料的屈服强度升高，尤其是体心立方金属对温度和应变速率特别敏感，这导致了钢的低温脆化。应力状态的影响也很重要。虽然屈服强度是反映材料的内在性能的一个本质指标，但应力状态不同，屈服强度值也不同。我们通常所说的材料的屈服强度一般是指在单向拉伸时的屈服强度。 编辑本段五、屈服强度的工程意义传统的强度设计方法，对塑性材料，以屈服强度为标准，规定许用应力=ys/n，安全系数 n 因场合不同可从 1.1 到 2 或更大，对脆性材料，以抗拉强度为标准，规定许用应力=b
8、/n，安全系数n 一般取 6。 需要注意的是，按照传统的强度设计方法，必然会导致片面追求材料的高屈服强度，但是随着材料屈服强度的提高，材料的抗脆断强度在降低，材料的脆断危险性增加了。 屈服强度不仅有直接的使用意义，在工程上也是材料的某些力学行为和工艺性能的大致度量。例如材料屈服强度增高，对应力腐蚀和氢脆就敏感；材料屈服强度低，冷加工成型性能和焊接性能就好等等。因此，屈服强度是材料性能中不可缺少的重要指标。抗拉强度（tensile strength） 试样拉断前承受的最大标称拉应力。 抗拉强度是金属由均匀塑性变形向局部集中塑性变形过渡的临界值，也是金属在静拉伸条件下的最大承载能力。对于塑性材料，
9、它表征材料最大均匀塑性变形的抗力，拉伸试样在承受最大拉应力之前，变形是均匀一致的，但超出之后，金属开始出现缩颈现象，即产生集中变形；对于没有(或很小)均匀塑性变形的脆性材料，它反映了材料的断裂抗力。符号为 RM，单位为 MPA。 试样在拉伸过程中，材料经过屈服阶段后进入强化阶段后随着横向截面尺寸明显缩小在拉断时所承受的最大力（Fb） ，除以试样原横截面积（So）所得的应力（ ） ，称为抗拉强度或者强度极限（b） ，单位为 N/mm2（MPa） 。它表示金属材料在拉力作用下抵抗破坏的最大能力。计算公式为： =Fb/So 式中：Fb-试样拉断时所承受的最大力，N （牛顿） ； So-试样原始横截面
10、积，mm2。 抗拉强度（ Rm）指材料在拉断前承受最大应力值。 万能材料试验机当钢材屈服到一定程度后，由于内部晶粒重新排列，其抵抗变形能力又重新提高，此时变形虽然发展很快，但却只能随着应力的提高而提高，直至应力达最大值。此后，钢材抵抗变形的能力明显降低，并在最薄弱处发生较大的塑性变形，此处试件截面迅速缩小，出现颈缩现象，直至断裂破坏。钢材受拉断裂前的最大应力值称为强度极限或抗拉强度。 单位:kg/mm2(单位面积承受的公斤力 ) 抗拉强度：Tensile strength. 抗拉强度=Eh，其中 E 为杨氏模量，h 为材料厚度 目前国内测量抗拉强度比较普遍的方法是采用万能材料试验机等来进行材料
11、抗拉/压强度的测定! 编辑本段张拉膜抗拉强度膜材在纯拉伸力的作用下，不致断裂时所能承受的最大荷载与受拉伸膜材宽度的比值，通常用 N/5cm 来表示。它分为经向和纬向抗拉强度。 经向抗拉强度沿膜材经线方向拉伸时的抗拉强度。 纬向抗拉强度沿膜材纬线方向拉伸时的抗拉强度描述材料塑性性能的指标延伸率 和截面收缩率 。延伸率即试样拉伸断裂后标距段的总变形 L 与原标距长度 L 之比的百分数：=L/L100%。 工程上常将 5%的材料称为塑性材料，如常温静载的低碳钢、铝、铜等；而把 5%的材料称为脆性材料，如常温静载下的铸铁、玻璃、陶瓷等。 延伸率按照测量方式的不同分为定倍数 A5、A10 和定标距A50
12、、A80、A100 等。A5 是比例试样原始标距与直径的比为 5, A10是比例试样原始标距与直径的比为 10；A50 是非比例试样，原始标距为 50mm，A80、A100 与之同理。塑性1 是材料在某种给定载荷下产生永久变形而不破坏的能力。对大多数的工程材料,当其应力低于比例极限（弹性极限）时,应力一应变关系是线性的，表现为弹性行为，也就是说，当移走载荷时，其应变也完全消失。而应力超过弹性极限后，发生的变形包括弹性变形和塑性变形两部分，塑性变形不可逆。评价金属材料的塑性指标包括伸长率（延伸率）A 和断面收缩率 Z 表示。 由于屈服点和比例极限相差很小，因此在 ANSYS 程序中，假定它们相同
13、。在应力一应变的曲线中，低于屈服点的叫作弹性部分，超过屈服点的叫作塑性部分，也叫作应变强化部分。塑性分析中考虑了塑性区域的材料特性。 编辑本段路径相关性既然塑性是不可恢复的，那么这种问题的就与加载历史有关，这类非线性问题叫作与路径相关的或非保守的非线性。 路径相关性是指对一种给定的边界条件，可能有多个正确的解内部的应力，应变分布存在，为了得到真正正确的结果，我们必须按照系统真正经历的加载过程加载。 编辑本段率相关性塑性应变的大小可能是加载速度快慢的函数，如果塑性应变的大小与时间有关，这种塑性叫作率无关的塑性，相反，与应变率有关的塑性叫作率相关的塑性。 大多的材料都有某种程度上的率相关性，但在大
14、多数静力分析所经历的应变率范围，两者的应力应变曲线差别不大，所以在一般的分析中，我们认为应变是与率无关的。 编辑本段工程应力，应变与真实的应力、应变塑性材料的数据一般以拉伸的应力应变曲线形式给出。材料数据可能是工程应力（p/A0）与工程应变（ dl/l0） ，也可能是真实应力（P/A）与真实应变（Ln(l/l0) ） 。 大应变的塑性分析一般采用真实的应力，应变数据而小应变分析一般采用工程的应力、应变数据。 编辑本段什么时候激活塑性当材料中的应力超过屈服点时，塑性被激活（也就是说，有塑性应变发生） 。而屈服应力本身可能是下列某个参数的函数。 温度 应变率 以前的应变历史 侧限压力 其它参数 在
15、物理中，塑性即范性，与弹性相对。 钢筋的塑性指标：冷弯性能、延伸率铝硅合金 aluminium silicon alloy 一种以铝、硅为主成分的锻造和铸造合金。 一般含硅 11%。同时加入少量铜、铁、镍以提高强度。密度 2.62.7g/cm3。导热系数 101126W/(m) 。杨氏模量71.0GPa。冲击值 78.5J。疲劳极限45MPa。电热法生产铝硅合金 用于制造低中强度的形状复杂的铸件，如盖板、电机壳、托架等，也用作钎焊焊料。 硅含量较低时（比如 0.7） ，铝硅合金的延展性较好，常用来做变形合金；硅含量较高时（比如 7%） ，铝硅合金熔体的填充性较好，常用来做铸造合金。在含硅量超过
16、 Al-Si 共晶点（硅 12.6%）的铝硅合金中，硅的颗粒可量高达 14.5%25%时，再加入一定量的Ni，CU ，Mg 等元素能改善其综合力学性能。它们可用于汽车发动机中代替铸铁汽缸而明显减轻重量。用作汽缸的铝硅合金，可经过电化学处理以浸蚀表层铝而在缸内壁保留镶嵌于基体的初生硅质点，其抗擦伤能力和抗磨损性以明显改善。其中含硅量 11%13% 的合金以其质轻、低膨胀系数和高耐蚀性能等特点而成为最佳的活塞材料之一。 在含硅量超过 Al-Si 共晶点（硅 11.7%）的铝硅合金中，硅的颗粒可明显提高合金的耐磨性，组成一类用途很广的耐磨合金。当含硅量高达 14.5%25%时，再加入一定量的 Ni，
17、Cu ，Mg 等元素能改善其综合力学性能。它们可用于汽车发动机中代替铸铁汽缸而明显减轻重量。用作汽缸的铝硅合金，可经过电化学处理以浸蚀表层铝而在缸内壁保留镶嵌于基体的初生硅质点，其抗擦伤能力和抗磨损性以明显改善。含硅量 11%13%的合金以其质轻、低膨胀系数和高耐蚀性能等特点而成为最佳的活塞材料之一。在金属铝中加入相关的非金属原料可以是铝的物理属性发生变化。电热法生产铝硅合金的冶金温度大约在 2000左右；在冶金过程中，氧化铝和氧化硅呈液态，一般用炭质还原剂进行还原；矿热炉一般能达到的最高温度大约在 13502200左右。 调质处理淬火+高温回火 =调质 ，调质是淬火加高温回火的双重热处理，其目的是使工件具有良好的综合机械性能。 钢的热处理工艺包括退火、正火、淬火、回火和表面热处理等方法。其中回火又包括调质处理和时效处理。 钢的回火：按照所希望的机械性能将已经淬火的钢重新加热到（350650）一定温度之间进行，碳是以细均分布的渗碳体形式析出。随着回火温度的增加，碳化物的颗粒就增大，屈服点和拉伸强度就下降，降低硬度和脆性，延伸率和收缩率就升高。其目的是消除淬火产生的内应力，以取得预期的力学性能。
