屈服強(qiáng)度概述

1、屈服強(qiáng)度概述屈服強(qiáng)度是材料開始發(fā)生明顯塑性變形時(shí)的最低應(yīng)力值。1. 概念解釋屈服強(qiáng)度：是金屬材料發(fā)生屈服現(xiàn)象時(shí)的屈服極限， 亦即抵抗微 量塑性變形的應(yīng)力。對于無明顯屈服的金屬材料，規(guī)定以產(chǎn)生0.2%殘余變形的應(yīng)力值為其屈服極限， 稱為條件屈服極限或屈服強(qiáng)度。大 于此極限的外力作用，將會(huì)使零件永久失效，無法恢復(fù)。如低碳鋼的 屈服極限為207MPa當(dāng)大于此極限的外力作用之下，零件將會(huì)產(chǎn)生 永久變形，小于這個(gè)的，零件還會(huì)恢復(fù)原來的樣子。（1）對于屈服現(xiàn)象明顯的材料，屈服強(qiáng)度就是屈服點(diǎn)的應(yīng)力（屈 服值）；（2）對于屈服現(xiàn)象不明顯的材料，和應(yīng)力-應(yīng)變的直線關(guān)系的極 限偏差達(dá)到規(guī)定值（通常為 0.2%的原

2、始標(biāo)距）時(shí)的應(yīng)力。通常用作 固體材料力學(xué)機(jī)械性質(zhì)的評價(jià)指標(biāo)， 是材料的實(shí)際使用極限。因?yàn)樵?應(yīng)力超過材料屈服極限后產(chǎn)生頸縮，應(yīng)變增大，使材料破壞，不能正常使用。當(dāng)應(yīng)力超過彈性極限后，進(jìn)入屈服階段后，變形增加較快，此時(shí) 除了產(chǎn)生彈性變形外，還產(chǎn)生部分塑性變形。當(dāng)應(yīng)力達(dá)到B點(diǎn)后，塑性應(yīng)變急劇增加，應(yīng)力應(yīng)變出現(xiàn)微小波動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為屈服。這一 階段的最大、最小應(yīng)力分別稱為上屈服點(diǎn)和下屈服點(diǎn)。由于下屈服點(diǎn) 的數(shù)值較為穩(wěn)定，因此以它作為材料抗力的指標(biāo)，稱為屈服點(diǎn)或屈服 強(qiáng)度（ReL 或 Rp0.2）。有些鋼材（如高碳鋼）無明顯的屈服現(xiàn)象，通常以發(fā)生微量的塑性 變形（0.2%）時(shí)的應(yīng)力作為該鋼材的屈服強(qiáng)度

3、，稱為條件屈服強(qiáng)度。首先解釋一下材料受力變形。材料的變形分為彈性變形（外力撤 銷后可以恢復(fù)原來形狀）和塑性變形（外力撤銷后不能恢復(fù)原來形狀， 形狀發(fā)生變化，伸長或縮短）。建筑鋼材以 屈服強(qiáng)度 作為設(shè)計(jì)應(yīng)力的依據(jù)。2. 屈服極限，常用符號S s，是材料屈服的臨界應(yīng)力值。（1）對于屈服現(xiàn)象明顯的材料，屈服強(qiáng)度就是屈服點(diǎn)的應(yīng)力（屈 服值）;（2）對于屈服現(xiàn)象不明顯的材料，和應(yīng)力-應(yīng)變的直線關(guān)系的極限偏差達(dá)到規(guī)定值（通常為材料發(fā)生0.2%延伸率）時(shí)的應(yīng)力。通常用作固體材料力學(xué)機(jī)械性質(zhì)的評價(jià)指標(biāo)，是材料的實(shí)際使用極限。因?yàn)樵趹?yīng)力超過材料屈服極限后產(chǎn)生塑性變形， 應(yīng)變增大，使材料失效， 不能正常使用。當(dāng)應(yīng)

4、力超過彈性極限后，進(jìn)入屈服階段后，變形增加較快，此時(shí) 除了產(chǎn)生彈性變形外，還產(chǎn)生部分塑性變形。當(dāng)應(yīng)力達(dá)到B點(diǎn)后，塑性應(yīng)變急劇增加，應(yīng)力應(yīng)變出現(xiàn)微小波動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為屈服。這一 階段的最大、最小應(yīng)力分別稱為下屈服點(diǎn)和上屈服點(diǎn)。由于下屈服點(diǎn) 的數(shù)值較為穩(wěn)定，因此以它作為材料抗力的指標(biāo)，稱為屈服點(diǎn)或屈服 強(qiáng)度（ReL 或 Rp0.2）。a. 屈服點(diǎn) yield point（Ts）試樣在試驗(yàn)過程中力不增加（保持恒定）仍能繼續(xù)伸長（變形）時(shí)的應(yīng)力b. 上屈服點(diǎn) upper yield point （ su）試樣發(fā)生屈服而力首次下降前的最大應(yīng)力。c .下屈服點(diǎn) lower yield point （ sL

5、）當(dāng)不計(jì)初始瞬時(shí)效應(yīng)時(shí)屈服階段中的最小應(yīng)力。有些鋼材（如高碳鋼）無明顯的屈服現(xiàn)象，通常以發(fā)生微量的塑性 變形（0.2%）時(shí)的應(yīng)力作為該鋼材的屈服強(qiáng)度，稱為條件屈服強(qiáng)度。首先解釋一下材料受力變形。材料的變形分為彈性變形（外力撤 銷后可以恢復(fù)原來形狀）和塑性變形（外力撤銷后不能恢復(fù)原來形狀， 形狀發(fā)生變化，伸長或縮短）建筑鋼材以 屈服強(qiáng)度 作為設(shè)計(jì)應(yīng)力的依據(jù)。所謂屈服，是指達(dá)到一定的變形應(yīng)力之后，金屬開始從彈性狀態(tài) 非均勻的向彈-塑性狀態(tài)過渡，它標(biāo)志著宏觀塑性變形的開始。3. 屈服強(qiáng)度的類型（1）:銀文屈服：銀紋現(xiàn)象和應(yīng)力發(fā)白。（2）:剪切屈服。屈服強(qiáng)度測定無明顯屈服現(xiàn)象的金屬材料需測量其規(guī)定非比

6、例延伸強(qiáng)度或規(guī) 定殘余伸長應(yīng)力，而有明顯屈服現(xiàn)象的金屬材料，則可以測量其屈服 強(qiáng)度、上屈服強(qiáng)度、下屈服強(qiáng)度。一般而言，只測定下屈服強(qiáng)度。通常測定上屈服強(qiáng)度及下屈服強(qiáng)度的方法有兩種：圖示法和指針3.1圖示法試驗(yàn)時(shí)用自動(dòng)記錄裝置繪制力-夾頭位移圖。要求力軸比例為每 mn所代表的應(yīng)力一般小于10N/mm2曲線至少要繪制到屈服階段結(jié)束 點(diǎn)。在曲線上確定屈服平臺(tái)恒定的力 Fe、屈服階段中力首次下降前 的最大力Feh或者不到初始瞬時(shí)效應(yīng)的最小力 FeL。屈服強(qiáng)度、上屈服強(qiáng)度、下屈服強(qiáng)度可以按以下公式來計(jì)算：屈服強(qiáng)度計(jì)算公式：Re二Fe/So; Fe為屈服時(shí)的恒定力。上屈服強(qiáng)度計(jì)算公式:Reh二Feh/Sq

7、 Feh為屈服階段中力首次下降前的最大力下屈服強(qiáng)度計(jì)算公式:ReL=FeL/Sq FeL為不到初始瞬時(shí)效應(yīng)的最小力FeL。3.2指針法試驗(yàn)時(shí)，當(dāng)測力度盤的指針首次停止轉(zhuǎn)動(dòng)的恒定力或者指針首次回轉(zhuǎn)前的最大力或者不到初始瞬時(shí)效應(yīng)的最小力，分別對應(yīng)著屈服強(qiáng)度、上屈服強(qiáng)度、下屈服強(qiáng)度。24. 屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)工程上常用的屈服標(biāo)準(zhǔn)有三種：4.1比例極限應(yīng)力-應(yīng)變曲線上符合線性關(guān)系的最高應(yīng)力，國際上常米用（T p表示，超過（T p時(shí)即認(rèn)為材料開始屈服。4.2彈性極限試樣加載后再卸載，以不出現(xiàn)殘留的永久變形為標(biāo)準(zhǔn)，材料能夠完全彈性恢復(fù)的最高應(yīng)力。國際上通常以ReL表示。應(yīng)力超過ReL時(shí)即認(rèn)為材料開始屈服。4

8、.3屈服強(qiáng)度 以規(guī)定發(fā)生一定的殘留變形為標(biāo)準(zhǔn)，如通常以0.2%殘留變形的應(yīng)力作為屈服強(qiáng)度，符號為 Rp0.2。5. 屈服強(qiáng)度的影響因素影響屈服強(qiáng)度的內(nèi)在因素有：結(jié)合鍵、組織、結(jié)構(gòu)、原子本性。如將金屬的屈服強(qiáng)度和陶瓷、高分子材料比較可看出結(jié)合鍵的影 響是根本性的。從組織結(jié)構(gòu)的影響來看，可以有四種強(qiáng)化機(jī)制影響金 屬材料的屈服強(qiáng)度，這就是：(1) 固溶強(qiáng)化；(2) 形變強(qiáng)化；(3) 沉淀強(qiáng)化和彌散強(qiáng)化； 晶界和亞晶強(qiáng)化。沉淀強(qiáng)化和細(xì)晶強(qiáng)化是工業(yè)合金中提高材 料屈服強(qiáng)度的最常用的手段。在這幾種強(qiáng)化機(jī)制中，前三種機(jī)制在提高材料強(qiáng)度的同時(shí)， 也降 低了塑性，只有細(xì)化晶粒和亞晶，既能提高強(qiáng)度又能增加塑性。影

9、響屈服強(qiáng)度的外在因素有：溫度、應(yīng)變速率、應(yīng)力狀態(tài)。隨著溫度的降低和應(yīng)變速率的增高，材料的屈服強(qiáng)度升高，尤其 是體心立方金屬對溫度和應(yīng)變速率特別敏感，這導(dǎo)致了鋼的低溫脆化。應(yīng)力狀態(tài)的影響也很重要。雖然屈服強(qiáng)度是反映材料的內(nèi)在性能的一 個(gè)本質(zhì)指標(biāo)，但應(yīng)力狀態(tài)不同，屈服強(qiáng)度值也不同。我們通常所說的 材料的屈服強(qiáng)度一般是指在單向拉伸時(shí)的屈服強(qiáng)度。6. 工程意義6.1傳統(tǒng)的強(qiáng)度設(shè)計(jì)方法，對塑性材料，以屈服強(qiáng)度為標(biāo)準(zhǔn)，規(guī) 定許用應(yīng)力(T =(T ys/n，安全系數(shù)n因場合不同可從1.1到2或更大，對脆性材料，以抗拉強(qiáng)度為標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定許用應(yīng)力c =(T b/n，安 全系數(shù)n 般取6。6.2需要注意的是，按照傳統(tǒng)的強(qiáng)度設(shè)計(jì)方法，必然會(huì)導(dǎo)致片面 追求材料的高屈服強(qiáng)度，但是隨著材料屈服強(qiáng)度的提高，