钢材的塑性应变怎么算

1. 塑性变形有哪几个阶段

1、弹性阶段：

随着荷载的增加，应变随应力成正比增加。如卸去荷载，试件将恢复原状，表现为弹性变形。在这一范围内，应力与应变的比值为一常量，称为弹性模量E。

弹性模量反映钢材的刚度，是钢材在受力条件下计算结构变形的重要指标。常用低碳钢的弹性模量E=2.0×105～2.1×105MPa，弹性极限E=180～200MPa。

2、屈服阶段：

应力与应变不成比例，开始产生塑性变形，应变增加的速度大于应力增长速度，钢材抵抗外力的能力发生“屈服”了。因比较稳定易测，常用低碳钢的为195～300MPa。该阶段在材料万能试验机上表现为指针不动（即使加大送油）或来回窄幅摇动。

钢材受力达屈服点后，变形即迅速发展，尽管尚未破坏但已不能满足使用要求。故设计中一般以屈服点作为强度取值依据。

3、强化阶段：

抵抗塑性变形的能力又重新提高，变形发展速度比较快，随着应力的提高而增强，称为抗拉强度，用бb表示。

常用低碳钢的为385～520MPa。抗拉强度不能直接利用，但屈服点与抗拉强度的比值（即屈强比），能反映钢材的安全可靠程度和利用率。屈强比越小，表明材料的安全性和可靠性越高，结构越安全。

但屈强比过小，则钢材有效利用率太低，造成浪费。常用碳素钢的屈强比为0.58～0.63，合金钢为0.65～0.75。

4、颈缩阶段（破坏）：

材料变形迅速增大，而应力反而下降。试件在拉断前，于薄弱处截面显著缩小，产生“颈缩现象”，直至断裂。

通过拉伸试验，除能检测钢材屈服强度和抗拉强度等强度指标外，还能检测出钢材的塑性。塑性表示钢材在外力作用下发生塑性变形而不破坏的能力，它是钢材的一个重要性指标。钢材塑性用伸长率或断面收缩率表示。

2、塑性阶段的力学性能有：

屈服强度。材料发生屈服时的应力值。又称屈服极限。屈服时应力不增加但应变会继续增加。

条件屈服强度。某些无明显屈服阶段的材料，规定产生一定塑性应变量（例如 0.2%）时的应力值 ，作为条件屈服强度。应力超过屈服强度后再卸载，弹性变形将全部消失，但仍残留部分不可消失的变形，称为永久变形或塑性变形。

强化与强度极限。应力超过屈服强度后，材料由于塑性变形而产生应变强化 ，即增加应变需继续增加应力。这一阶段称为应变强化阶段。强化阶段的应力最高限，即为强度极限。应力达到强度极限后，试样会产生局部收缩变形，称为颈缩。

延伸率（δ ）与截面收缩率（ψ）。

二、脆性材料：

1、对于脆性材料，没有明显的屈服与塑性变形阶段，试样在变形很小时即被拉断，这时的应力值称为强度极限 。某些脆性材料的应力 -应变曲线上也无明显的直线阶段，这时，胡克定律是近似的。弹性模量由应力 - 应变曲线的割线的斜率确定。

2、压缩时，大多数工程韧性材料具有与拉伸时相同的屈服强度与弹性模量，但不存在强度极限。大多数脆性材料，压缩时的力学性能与拉伸时有较大差异。

例如铸铁压缩时会表现出明显的韧性，试样破坏时有明显的塑性变形，断口沿约45°斜面剪断，而不是沿横截面断裂；强度极限比拉伸时高4～5倍。

2. 钢材塑性指标有哪些

低碳钢在受拉过程中，可以分为四个主要的阶段，每个阶段都反映了钢材不同的力学性能。
**弹性阶段：**
在此阶段，随着荷载的增加，应变与应力呈线性关系增长。去除荷载后，试件能够完全恢复形状，这种变形称为弹性变形。与A点对应的应力被称为弹性极限。在这一范围内，应力与应变的比值是恒定的，即弹性模量，用E表示。弹性模量是衡量钢材刚度的重要指标，用于计算结构在受力条件下的变形。低碳钢的弹性模量通常在2.0×10^5至2.1×10^5MPa之间，弹性极限为180至200MPa。
**屈服阶段：**
当应力与应变不再成比例时，钢材开始出现塑性变形，且应变增加速度超过应力增长速度，钢材的抗力能力开始减弱，即发生“屈服”。在材料万能试验机上，这通常表现为指针停滞不前（即使增加送油）或窄幅摆动。当钢材达到屈服点时，即使尚未破坏，也已经不能满足某些使用要求，因此屈服点是设计中确定强度的重要依据。
**强化阶段：**
在这个阶段，钢材抵抗塑性变形的能力得到恢复，并且随着应力的增加，变形速度加快。低碳钢的屈服强度通常在385至520MPa之间。虽然抗拉强度不能直接利用，但屈服点与抗拉强度的比值（屈强比）可以反映钢材的安全性和可靠性以及利用率。屈强比较小意味着钢材的安全性和可靠性更高，但过小的屈强比会导致钢材利用率低下，造成浪费。常用的碳素钢屈强比为0.58至0.63，合金钢为0.65至0.75。
**颈缩阶段：**
在此阶段，材料的变形急剧增加，而应力却开始下降。试件在断裂前，在薄弱部位会出现显著的颈缩现象，截面积减小，直至最终断裂。通过拉伸试验，不仅可以测定钢材的屈服强度和抗拉强度等强度指标，还可以评估钢材的塑性。塑性是指钢材在受力下发生塑性变形而不破坏的能力，是钢材的另一个重要性能指标。钢材的塑性通常用伸长率或断面收缩率来表示。

3. 什么叫钢材的塑性

钢材的塑性是指在某种给定载荷下，钢材能够产生永久变形的材料特性。关于钢材的塑性，可以从以下几点进行理解：

1. 应力与应变的关系：

   • 在应力低于比例极限时，钢材的应力与应变关系是线性的，即应力增加，应变也按一定比例增加。
   • 当应力超过屈服点后，钢材开始表现出塑性行为，即使移走载荷，应变也不会完全消失，而是留下了永久变形。

2. 塑性的表现：

   • 钢材在受到外力作用时，能够发生显著的塑性变形而不立即断裂，这是塑性的一个重要表现。
   • 塑性变形可以吸收大量的能量，从而提高钢材的抗冲击性和韧性。

3. 塑性的评价指标：

   • 伸长率：衡量钢材在拉伸过程中长度增加的百分比，是评价钢材塑性的一个重要指标。伸长率越大，说明钢材的塑性越好。
   • 断面收缩率：衡量钢材在拉伸过程中横截面积减小的百分比。断面收缩率越大，也说明钢材的塑性越好。

综上所述，钢材的塑性是其重要的材料特性之一，对于钢材的加工性能、使用性能和安全性等方面都具有重要影响。

4. 衡量钢材力学性能的四大指标是什么

衡量
钢材
力学性能
的四大指标：
1.
强度：钢材在外力作用下，抵抗过大(
塑性
)变形和断裂的能力。
应力
所能达到的某些
最大值
，也是材料
本构关系
曲线
上的某些应力
特征点
。
指标：屈服点fy(σs)
极限强度fu(σb)
弹性：钢材在外力作用下产生变形，在
外力
取消后恢复原状的性能。
指标：比例极限fp，
弹性极限
fe，
弹性模量
E
σ＜fy理想的弹性体：变形小且可恢复，且有强度储备
σ≥
fy理想的塑性体：变形大且不可恢复，也没有强度储备
所以一般可将钢材视为理想的
弹塑性
材料。通常取屈服点作为
强度标准值
，而且取受拉和受压的屈服点相同。一则极限强度与屈服点之间的强度差作为储备，留有强度余地；二则屈服点对应的应变(
宏观
为变形)很小，可以满足正常使用的要求，而极限强度对应的应变(变形)很要大近20倍左右，无法满足正常使用的要求。
2.
塑性：钢材受力断裂过程中发生不能恢复的残余变形的能力。
指标：伸长率
说明：因标距不同，有δ5(l0=5d)和δ10(l0=10d)，但后一种已
基本上
不再采用，一则两者共存容易产生混淆，二则可节省试件钢材。
断面收缩率
后者与标距无关，
表征
塑性较前者更好，但
测量误差
较大。塑性越好，越不容易发生
脆性断裂
，受力过程中，应力和
内力
重分布就越充分，设计就越安全，破坏前的预兆越明显。Z向(
厚度
方向性能)
钢板
就是采用厚度方向拉伸的断面收缩率作为性能
级别
的划分
依据
。
3.
冷弯性能：常温下钢材承受弯曲加工变形的能力。
将试件冷弯180o而不出现
裂纹
或分层。
定性指标：合格或不合格。
冷弯性能合格的钢材才具有良好的常温加工
工艺性能
。
4.
韧性：钢材在冲击
荷载
作用下，变形和断裂过程中吸收
机械能
的能力。
综合反映钢材的内在质量及力学性能，是强度和塑性的综合指标(σ～ε曲线和
坐标轴
围成的
面积
)。是衡量钢材抵抗因
低温
、应力集中、冲击荷载等作用而脆性断裂的能力。
指标：冲击功Akv
原为梅氏(Mesnager)U形
缺口
试件，现采用
夏比
(Charpy)
V形缺口试件。

5. 抗拉强度的计算公式是什么

计算公式为：σ=Fb/So

式中：Fb--试样拉断时所承受的最大力，N（牛顿）； So--试样原始横截面积，mm²。

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（σ），称为抗拉强度或者强度极限（σb），单位为N/之间有一定的经验关系。