鋼材的塑性應變怎麼算

1. 塑性變形有哪幾個階段

1、彈性階段：

隨著荷載的增加，應變隨應力成正比增加。如卸去荷載，試件將恢復原狀，表現為彈性變形。在這一范圍內，應力與應變的比值為一常量，稱為彈性模量E。

彈性模量反映鋼材的剛度，是鋼材在受力條件下計算結構變形的重要指標。常用低碳鋼的彈性模量E=2.0×105～2.1×105MPa，彈性極限E=180～200MPa。

2、屈服階段：

應力與應變不成比例，開始產生塑性變形，應變增加的速度大於應力增長速度，鋼材抵抗外力的能力發生「屈服」了。因比較穩定易測，常用低碳鋼的為195～300MPa。該階段在材料萬能試驗機上表現為指針不動（即使加大送油）或來回窄幅搖動。

鋼材受力達屈服點後，變形即迅速發展，盡管尚未破壞但已不能滿足使用要求。故設計中一般以屈服點作為強度取值依據。

3、強化階段：

抵抗塑性變形的能力又重新提高，變形發展速度比較快，隨著應力的提高而增強，稱為抗拉強度，用бb表示。

常用低碳鋼的為385～520MPa。抗拉強度不能直接利用，但屈服點與抗拉強度的比值（即屈強比），能反映鋼材的安全可靠程度和利用率。屈強比越小，表明材料的安全性和可靠性越高，結構越安全。

但屈強比過小，則鋼材有效利用率太低，造成浪費。常用碳素鋼的屈強比為0.58～0.63，合金鋼為0.65～0.75。

4、頸縮階段（破壞）：

材料變形迅速增大，而應力反而下降。試件在拉斷前，於薄弱處截面顯著縮小，產生「頸縮現象」，直至斷裂。

通過拉伸試驗，除能檢測鋼材屈服強度和抗拉強度等強度指標外，還能檢測出鋼材的塑性。塑性表示鋼材在外力作用下發生塑性變形而不破壞的能力，它是鋼材的一個重要性指標。鋼材塑性用伸長率或斷面收縮率表示。

2、塑性階段的力學性能有：

屈服強度。材料發生屈服時的應力值。又稱屈服極限。屈服時應力不增加但應變會繼續增加。

條件屈服強度。某些無明顯屈服階段的材料，規定產生一定塑性應變數（例如 0.2%）時的應力值 ，作為條件屈服強度。應力超過屈服強度後再卸載，彈性變形將全部消失，但仍殘留部分不可消失的變形，稱為永久變形或塑性變形。

強化與強度極限。應力超過屈服強度後，材料由於塑性變形而產生應變強化 ，即增加應變需繼續增加應力。這一階段稱為應變強化階段。強化階段的應力最高限，即為強度極限。應力達到強度極限後，試樣會產生局部收縮變形，稱為頸縮。

延伸率（δ ）與截面收縮率（ψ）。

二、脆性材料：

1、對於脆性材料，沒有明顯的屈服與塑性變形階段，試樣在變形很小時即被拉斷，這時的應力值稱為強度極限 。某些脆性材料的應力 -應變曲線上也無明顯的直線階段，這時，胡克定律是近似的。彈性模量由應力 - 應變曲線的割線的斜率確定。

2、壓縮時，大多數工程韌性材料具有與拉伸時相同的屈服強度與彈性模量，但不存在強度極限。大多數脆性材料，壓縮時的力學性能與拉伸時有較大差異。

例如鑄鐵壓縮時會表現出明顯的韌性，試樣破壞時有明顯的塑性變形，斷口沿約45°斜面剪斷，而不是沿橫截面斷裂；強度極限比拉伸時高4～5倍。

2. 鋼材塑性指標有哪些

低碳鋼在受拉過程中，可以分為四個主要的階段，每個階段都反映了鋼材不同的力學性能。
**彈性階段：**
在此階段，隨著荷載的增加，應變與應力呈線性關系增長。去除荷載後，試件能夠完全恢復形狀，這種變形稱為彈性變形。與A點對應的應力被稱為彈性極限。在這一范圍內，應力與應變的比值是恆定的，即彈性模量，用E表示。彈性模量是衡量鋼材剛度的重要指標，用於計算結構在受力條件下的變形。低碳鋼的彈性模量通常在2.0×10^5至2.1×10^5MPa之間，彈性極限為180至200MPa。
**屈服階段：**
當應力與應變不再成比例時，鋼材開始出現塑性變形，且應變增加速度超過應力增長速度，鋼材的抗力能力開始減弱，即發生「屈服」。在材料萬能試驗機上，這通常表現為指針停滯不前（即使增加送油）或窄幅擺動。當鋼材達到屈服點時，即使尚未破壞，也已經不能滿足某些使用要求，因此屈服點是設計中確定強度的重要依據。
**強化階段：**
在這個階段，鋼材抵抗塑性變形的能力得到恢復，並且隨著應力的增加，變形速度加快。低碳鋼的屈服強度通常在385至520MPa之間。雖然抗拉強度不能直接利用，但屈服點與抗拉強度的比值（屈強比）可以反映鋼材的安全性和可靠性以及利用率。屈強比較小意味著鋼材的安全性和可靠性更高，但過小的屈強比會導致鋼材利用率低下，造成浪費。常用的碳素鋼屈強比為0.58至0.63，合金鋼為0.65至0.75。
**頸縮階段：**
在此階段，材料的變形急劇增加，而應力卻開始下降。試件在斷裂前，在薄弱部位會出現顯著的頸縮現象，截面積減小，直至最終斷裂。通過拉伸試驗，不僅可以測定鋼材的屈服強度和抗拉強度等強度指標，還可以評估鋼材的塑性。塑性是指鋼材在受力下發生塑性變形而不破壞的能力，是鋼材的另一個重要性能指標。鋼材的塑性通常用伸長率或斷面收縮率來表示。

3. 什麼叫鋼材的塑性

鋼材的塑性是指在某種給定載荷下，鋼材能夠產生永久變形的材料特性。關於鋼材的塑性，可以從以下幾點進行理解：

1. 應力與應變的關系：

   • 在應力低於比例極限時，鋼材的應力與應變關系是線性的，即應力增加，應變也按一定比例增加。
   • 當應力超過屈服點後，鋼材開始表現出塑性行為，即使移走載荷，應變也不會完全消失，而是留下了永久變形。

2. 塑性的表現：

   • 鋼材在受到外力作用時，能夠發生顯著的塑性變形而不立即斷裂，這是塑性的一個重要表現。
   • 塑性變形可以吸收大量的能量，從而提高鋼材的抗沖擊性和韌性。

3. 塑性的評價指標：

   • 伸長率：衡量鋼材在拉伸過程中長度增加的百分比，是評價鋼材塑性的一個重要指標。伸長率越大，說明鋼材的塑性越好。
   • 斷面收縮率：衡量鋼材在拉伸過程中橫截面積減小的百分比。斷面收縮率越大，也說明鋼材的塑性越好。

綜上所述，鋼材的塑性是其重要的材料特性之一，對於鋼材的加工性能、使用性能和安全性等方面都具有重要影響。

4. 衡量鋼材力學性能的四大指標是什麼

衡量
鋼材
力學性能
的四大指標：
1.
強度：鋼材在外力作用下，抵抗過大(
塑性
)變形和斷裂的能力。
應力
所能達到的某些
最大值
，也是材料
本構關系
曲線
上的某些應力
特徵點
。
指標：屈服點fy(σs)
極限強度fu(σb)
彈性：鋼材在外力作用下產生變形，在
外力
取消後恢復原狀的性能。
指標：比例極限fp，
彈性極限
fe，
彈性模量
E
σ＜fy理想的彈性體：變形小且可恢復，且有強度儲備
σ≥
fy理想的塑性體：變形大且不可恢復，也沒有強度儲備
所以一般可將鋼材視為理想的
彈塑性
材料。通常取屈服點作為
強度標准值
，而且取受拉和受壓的屈服點相同。一則極限強度與屈服點之間的強度差作為儲備，留有強度餘地；二則屈服點對應的應變(
宏觀
為變形)很小，可以滿足正常使用的要求，而極限強度對應的應變(變形)很要大近20倍左右，無法滿足正常使用的要求。
2.
塑性：鋼材受力斷裂過程中發生不能恢復的殘余變形的能力。
指標：伸長率
說明：因標距不同，有δ5(l0=5d)和δ10(l0=10d)，但後一種已
基本上
不再採用，一則兩者共存容易產生混淆，二則可節省試件鋼材。
斷面收縮率
後者與標距無關，
表徵
塑性較前者更好，但
測量誤差
較大。塑性越好，越不容易發生
脆性斷裂
，受力過程中，應力和
內力
重分布就越充分，設計就越安全，破壞前的預兆越明顯。Z向(
厚度
方向性能)
鋼板
就是採用厚度方向拉伸的斷面收縮率作為性能
級別
的劃分
依據
。
3.
冷彎性能：常溫下鋼材承受彎曲加工變形的能力。
將試件冷彎180o而不出現
裂紋
或分層。
定性指標：合格或不合格。
冷彎性能合格的鋼材才具有良好的常溫加工
工藝性能
。
4.
韌性：鋼材在沖擊
荷載
作用下，變形和斷裂過程中吸收
機械能
的能力。
綜合反映鋼材的內在質量及力學性能，是強度和塑性的綜合指標(σ～ε曲線和
坐標軸
圍成的
面積
)。是衡量鋼材抵抗因
低溫
、應力集中、沖擊荷載等作用而脆性斷裂的能力。
指標：沖擊功Akv
原為梅氏(Mesnager)U形
缺口
試件，現採用
夏比
(Charpy)
V形缺口試件。

5. 抗拉強度的計算公式是什麼

計算公式為：σ=Fb/So

式中：Fb--試樣拉斷時所承受的最大力，N（牛頓）； So--試樣原始橫截面積，mm²。

試樣在拉伸過程中，材料經過屈服階段後進入強化階段後隨著橫向截面尺寸明顯縮小在拉斷時所承受的最大力（Fb），除以試樣原橫截面積（So）所得的應力（σ），稱為抗拉強度或者強度極限（σb），單位為N/之間有一定的經驗關系。