拉压循环应变对屈服强度和包申格效应的影响
包申格效应对X65钢管强度的影响
编辑：马三佳
ABSTRACTS
Ｓｅｐｔ． ２００２，Ｖｏｌ． １３， Ｎｏ．５
1 Study for Durative and Effective Development at Cainan Oilfield Wang Yong et al.
平均偏差 ９．２ ８．１ １．２ ８．６ ６．４ １．１ ８．５
卷板和钢管屈服强度分布见图 ２。卷板屈服强
度的平均值为 ４６５ ＭＰａ，卷板屈服强度集中分布于
接近卷板订货技术条件规定的下限值 ４６２ ＭＰａ 处，
呈非正态分布。钢管平均屈服强度为 ４４５ ＭＰａ，呈
主题词 钢板 钢管 制造 强度 拉 伸试验 分析
金属经过预先加载产生微量塑性变形，然后再 同向加载，使变形抗力如弹性极限、屈服强度等升 高；反向加载则弹性极限、屈服强度降低的现象称 为包申格效应。带钢在制管和随后展平试样的过程 中，经受拉、压反复变形，使钢管屈服强度与带钢 屈服强度产生一定的差异，造成这种差异的主要原 因为形变硬化和包申格效应。由于形变硬化和包申 格效应发挥作用的不同，造成钢管屈服强度升降幅 度的不同。实践表明，这种差别有时高达 ７０ ＭＰａ 。
（ＭＰａ）（ＭＰａ） （％） （ＭＰａ）（ＭＰａ） （％） （ＭＰａ ）
平均值 ５４８ ４６５ ４０．５ ５５２ ４４５ ３９．５ －２０
最大值 ５７４ ４８６ ４３．８ ５８０ ４６６ ４２．４ －２０
最小值 ５３１ ４４５ ３６．８ ５２９ ４２６ ３７ －１９
影响钢管强度的因素
在实际生产和试验过程中，准确确定包申格效 应影响的大小很困难，因为屈服强度的变化是包括 包申格效应在内的诸多因素综合作用的结果。但大 量的试验表明，成型后钢管屈服强度也存在一定的 规律，现就其影响因素进行讨论。
包辛格效应(Bauschinger effect)
包辛格效应（Bauschinger effect）定义：在金属塑性加工过程中正向加载引起的塑性应变强化导致金属材料在随后的反向加载过程中呈现塑性应变软化（屈服极限降低）的现象。
这一现象是包辛格(J．Bauschinger)于1881年在金属材料的力学性能实验中发现的。
当将金属材料先拉伸到塑性变形阶段后卸载至零，再反向加载，即进行压缩变形时，材料的压缩屈服极限(-σs)比原始态（即未经预先拉伸塑性变形而直接进行压缩）的屈服极限(-σs)明显要低（指数值）。
若先进行压缩使材料发生塑性变形，卸载至零后再拉伸时，材料的拉伸屈服极限同样是降低的。
原理：在金属单晶体材料中不出现包辛格效应，所以一般认为，它是由多晶体材料晶界间的残余应力引起的。
包辛格效应可用[包辛格效应示意图]中的曲线来说明。
σ和ε分别表示应力和应变。
具有强化性质的材料受拉且拉应力超过屈服极限（A点）后,材料进入强化阶段（AD段）。
若在B点卸载，则再受拉时，拉伸屈服极限由没有塑性变形时的A点的值提高到B点的值。
若在卸载后反向加载，则压缩屈服极限的绝对值由没有塑性变形时的A′点的值降低到B′点的值。
图中OACC′线是对应更大塑性变形的加载-卸载-反向加载路径，其中与C和C′点对应的值分别为新的拉伸屈服极限和压缩屈服极限。
包辛格效应使材料具有各向异性性质。
若一个方向屈服极限提高的值和相反方向降低的值相等，则称为理想包辛格效应。
特性：包辛格效应使材料具有明显的各向异性，使金属材料塑性加工过程的力学分析复杂化。
为使问题简单，易于进行力学分析，在塑性加工的力学分析中，通常对包辛格效应不予考虑。
但对于具有往复加载卸载再加载的变形过程，则应予考虑。
管线钢的形变强化_包申格效应与钢管强度
行业综述管线钢的形变强化、包申格效应与钢管强度*高惠临(西安石油大学材料科学与工程学院,西安710065)摘 要:基于管线钢的形变强化和包申格效应,分析了管线钢的强度水平、形变量、钢管成型方式和钢的显微组织对管线钢管强度的影响。
结果表明:钢管强度是形变强化能力和包申格效应综合作用的结果;钢板强度水平可引起钢管强度变化;钢板屈强比较高时,因包申格效应大于形变强化效果,钢管屈服强度降低;随着钢管应变量的增加,钢管可获得高的强度;钢管成型后的扩径也有利于钢管强度的增加。
关键词:管线钢;形变强化;包申格效应;钢管强度中图分类号:TG142.1 文献标志码:A 文章编号:1001-3938(2010)08-0005-05D efor mation Strengtheni n g,BauschingerE ffect and Steel P i p e StrengthGAO H ui li n(School of M aterials S cience and Eng ineering,X i an Shi y ou Universit y,X i an710065,China) Abstrac t:Based on defor m ati on streng then i ng and Bausch i nge r effect of pi pe li ne stee,l the effects o f streng t h l eve,l de for m ati on var i able,for m i ng m ode and m icrostructure on streng th o f p i peli ne steel w ere ana l yzed.T he results i ndicated tha t stee l p i pe strength i s co m prehensi v e eff ec t due to defor m ation streng t heni ng capac ity and Bausch i nger effect.Streng t h level o f stee l p l a te can lead to stee l pipe strength variati on.In case o f y i e l d rati o of stee l plate is hi gher,y ield streng t h o f steel pipe w ill reduce because o f Bausch i nger effect is b i gger t han tha t of de f o r m ati on strengthen i ng.W ith p i pe stra i n capac ity i ncreasi ng,high streng t h can be obta i ned for stee l p i pe.Stee l p i pe expansi on after for m i ng is good to i ncrease steel pipe streng t h.K ey word s:p i pe li ne stee;l defor m ation streng t hen i ng;Bausch i nge r e ffect;steel pipe streng t h0 前 言管线钢在制管成型过程中产生形变强化。
屈服强度ra
屈服强度(ra)1. 引言屈服强度(ra)是材料力学性能的重要指标之一。
它代表了材料在受力过程中开始发生塑性变形的临界点。
了解材料的屈服强度对于设计和选择合适的材料至关重要。
本文将深入探讨屈服强度的定义、测试方法以及影响因素。
2. 屈服强度的定义屈服强度(ra)是指材料在拉伸或压缩加载过程中，开始产生塑性变形且应力不再随应变线性增长的应力值。
在拉伸过程中，屈服强度通常指的是材料在拉伸试验中的屈服强度，而在压缩过程中，通常指的是材料在压缩试验中的屈服强度。
3. 屈服强度的测试方法3.1 拉伸试验拉伸试验是最常用的测试材料屈服强度的方法之一。
在拉伸试验中，材料样品会被置于拉伸机上，施加拉力，逐渐增加载荷直到样品发生塑性变形。
通过测量载荷和变形，可以确定材料的屈服强度。
3.2 压缩试验压缩试验也是测试材料屈服强度的一种常用方法。
在压缩试验中，材料样品会被放置在压缩机中，施加压力，逐渐增加载荷直到样品发生塑性变形。
通过测量载荷和变形，可以确定材料的屈服强度。
3.3 其他测试方法除了拉伸试验和压缩试验，还有一些其他的测试方法可以用来测量材料的屈服强度，如剪切试验、扭转试验等。
这些方法根据材料的不同特性选择不同的试验方式。
4. 影响屈服强度的因素4.1 材料的组织结构材料的组织结构是影响屈服强度的重要因素之一。
晶粒的尺寸、晶体的取向以及晶界的结构都会对材料的屈服强度产生影响。
通常情况下，晶粒尺寸较小、晶体取向较好、晶界结构较完善的材料具有较高的屈服强度。
4.2 温度温度也是影响材料屈服强度的重要因素之一。
随着温度的升高，材料的屈服强度通常会降低。
这是因为高温下材料的晶体结构容易发生变化，导致屈服强度下降。
4.3 加工硬化材料经过加工处理后，其屈服强度通常会增加。
加工硬化是通过塑性变形来改善材料的力学性能。
通过加工硬化，可以使材料的晶粒细化、位错密度增加，从而提高屈服强度。
4.4 化学成分材料的化学成分也会对屈服强度产生影响。
包辛格效应对焊管成型屈服强度变化的影响
包辛格效应对焊管成型屈服强度变化的影响作者：王烁来源：《科技信息·上旬刊》2017年第11期摘要：探讨管线钢在制管过程中，由于扩径所应起的包辛格效应，以及这种效应对屈服强度的影响。
试验发现扩径引起的包辛格效应导致屈服强度升高，抗拉轻度无明显变化。
这些结果多管道建设和制管厂均有参考价值。
关键词：管线钢；扩径；包辛格效应；屈服强度1引言包辛格效应（Bauschinger effect）是以德国工程师 Johann Bauschinger（现代材料测试学的开拓者）的名字命名的。
简单地说包辛格效应（Bauschinger effect）是指金属的塑性变形将使其拉伸屈服强度（tensile yield strength）增大，而压缩屈服强度（compressive yield strength）减小。
材料受到拉伸屈服后，继续加载将会产生一定量的塑性变形。
如果卸除拉伸载荷继而承受压缩载荷，其压缩屈服强度明显小于原来的拉伸屈服强度。
这种压缩屈服强度明显小于拉伸屈服强度的现象称为包辛格效应。
如上图，和分别表示应力和应变。
具有强化性质的材料受拉且拉应力超过屈服极限（点）后，材料进入强化阶段（段）。
若在点卸载，则再受拉时，拉伸屈服极限由没有塑性变形时的点的值提高到点的值。
若在卸载后反向加载，则压缩屈服极限的绝对值由没有塑性变形时的点的值降低到点的值。
图中线是对应更大塑性变形的加载-卸载-反向加载路径，其中与和点对应的值分别为新的拉伸屈服极限和压缩屈服极限。
若一个方向屈服极限提高的值和相反方向降低的值相等，则称为理想包辛格效应。
将压缩屈服强度与拉伸屈服强度之比称为包辛格效应系数（简称BEF）。
当材料不存在预拉伸屈服史的情况下BEF值应等于1，当预拉伸屈服应变值不断增大时BEF值随之下降，但当预拉伸屈服应变值达到或超过一定值时BEF值将不再降低而趋向为一常数。
包辛格效应对多晶体金属材料是一种很常见的现象。
一般认为，该效应与材料内部因为塑性变形产生的残馀内应力以及位错塞积等因素相关。
金属材料抗拉强度与屈服强度的关系
金属材料抗拉强度与屈服强度的关系现代制造业中，金属材料是最常用的材料之一，它们具有良好的机械性能、可塑性和强度。
其中，抗拉强度和屈服强度是最重要的两个指标。
抗拉强度是指材料在受拉力作用下所能承受的最大应力值，即在试验时，试样发生断裂前所能承受的最大拉力。
而屈服强度，则是指材料在拉伸过程中发生塑性变形时所承受的最大应力值。
本文主要探讨金属材料抗拉强度与屈服强度之间的关系。
1、定义抗拉强度和屈服强度是试验性能的两个基本概念，通常通过拉伸试验来测试这两个指标。
拉伸试验是将试样放置于金属夹具之间，在受到相对拉伸力的作用下直接拉伸，从而记录下应力-应变曲线并运用Hooke定律分析材料力学特性的一种试验方法。
应力-应变曲线包括线性弹性区和非线性区。
线性弹性区是指在应力值较小时，应变值与应力值呈线性关系。
非线性区是指在应力值较大时，应变值与应力值不再呈线性关系。
抗拉强度就是在材料拉伸力最大的瞬间，材料所受应力的最大值；而屈服强度则是应力-应变曲线的非线性区域初次偏斜的应力值。
2、实验结果实验结果表明，抗拉强度和屈服强度具有一定的关系，但两者之间的比例取决于材料的性质。
例如，高强度钢的屈服强度与抗拉强度之间的比例通常在0.5左右，而铝合金的比例则通常在0.7左右。
钢材和铝合金等金属材料的屈服强度通常比抗拉强度低约20-30%。
这是因为，当材料受到拉伸力时，首先发生的是塑性变形，只有当材料达到一定的变形程度后，才会发生断裂。
因此，当材料在承受拉伸力时，应力-应变曲线在开始时是呈弹性曲线的。
材料受到增加的拉伸力后，应变率也随之增加。
在应力值低于屈服强度时，材料的应变不发生持续的塑性变形，而只会形成一些弹性变形。
当应力值达到屈服强度时，材料开始发生塑性变形，此时塑性变形所产生的能量将会导致材料的应力值下降，称为“降伏现象”。
在此后的过程中，材料的塑性变形将不再与应力成正比，而是呈现非线性关系。
在这段区域，材料的应力值将会继续下降，直至达到最终破断强度为止。
工程材料力学性能（束德林）-第三版-课后题答案
工程材料力学性能课后题答案第三版（束德林）第一章单向静拉伸力学性能1、解释下列名词。
（1）弹性比功：金属材料吸收弹性变形功的能力，一般用金属开始塑性变形前单位体积吸收的最大弹性变形功表示。
（2）滞弹性：金属材料在弹性范围内快速加载或卸载后，随时间延长产生附加弹性应变的现象称为滞弹性，也就是应变落后于应力的现象。
（3）循环韧性：金属材料在交变载荷下吸收不可逆变形功的能力称为循环韧性。
（4）包申格效应：金属材料经过预先加载产生少量塑性变形，卸载后再同向加载，规定残余伸长应力增加；反向加载，规定残余伸长应力降低的现象。
（5）解理刻面：这种大致以晶粒大小为单位的解理面称为解理刻面。
（6）塑性：金属材料断裂前发生不可逆永久（塑性）变形的能力。
脆性：指材料在外力作用下(如拉伸、冲击等)仅产生很小的变形即断裂破坏的性质。
韧性：指金属材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力。
（7）解理台阶：当解理裂纹与螺型位错相遇时，便形成一个高度为 b 的台阶。
（8）河流花样：解理台阶沿裂纹前端滑动而相互汇合,同号台阶相互汇合长大,当汇合台阶高度足够大时,便成为河流花样。
是解理台阶的一种标志。
（9）解理面：是金属材料在一定条件下，当外加正应力达到一定数值后，以极快速率沿一定晶体学平面产生的穿晶断裂，因与大理石断裂类似，故称此种晶体学平面为解理面。
（10）穿晶断裂：穿晶断裂的裂纹穿过晶内，可以是韧性断裂，也可以是脆性断裂。
沿晶断裂：裂纹沿晶界扩展，多数是脆性断裂。
（11）韧脆转变：具有一定韧性的金属材料当低于某一温度点时，冲击吸收功明显下降，断裂方式由原来的韧性断裂变为脆性断裂，这种现象称为韧脆转变。
2、说明下列力学性能指标的意义。
答：（1）E（G）分别为拉伸杨氏模量和切边模量，统称为弹性模量表示产生 100％弹性变所需的应力。
（2）σr 规定残余伸长应力，试样卸除拉伸力后，其标距部分的残余伸长达到规定的原始标距百分比时的应力。
拉伸次数对屈服强度影响
拉伸次数对屈服强度影响
拉伸次数对金属材料的屈服强度有一定的影响，具体影响取决于金属的组织结构和强化机制。
在单晶金属材料中，拉伸次数对屈服强度的影响较小。
单晶金属由于缺少晶界，其滑移系数和位错密度变化较小，因此拉伸次数对其屈服强度的影响有限。
在多晶金属材料中，拉伸次数对屈服强度有一定的影响。
多晶金属由多个晶粒组成，晶粒之间通过晶界连接。
拉伸过程中，晶粒内部的滑移和变形更为明显，而晶粒间的滑移往往受晶界的阻碍。
随着拉伸次数的增加，晶界会出现脆化、晶界强化或微孔等现象，从而导致屈服强度的下降。
此外，拉伸次数对金属材料的组织结构也会产生影响，例如，连续拉伸过程中金属材料会发生冷变形，晶粒会发生细化，结晶界的密度增加，这也会导致屈服强度的提高。
总之，拉伸次数对金属材料的屈服强度影响复杂，具体影响因素取决于材料的类型、组织结构和强化机制等。
应变速率对拉伸强度的影响
应变速率对拉伸强度的影响主要表现在以下几个方面：
1. 加速拉伸：随着应变速率的增加，材料的拉伸强度通常也会增加。
这是因为应变速率的增加意味着在更短的时间内发生更大的变形，这会导致材料内部的位错密度增加，从而增强材料的强度。
2. 延迟断裂：在某些情况下，当应变速率过高时，材料的拉伸强度可能会降低。
这是因为过高的应变速率可能导致材料内部产生微裂纹或发生其他形式的损伤，这些裂纹或损伤在拉伸过程中会迅速扩展，从而导致材料断裂。
3. 动态应变时效：在某些合金中，当应变速率足够高时，材料内部的析出相会在应变作用下重新排列或发生相变，这会改变材料的拉伸强度。
这种效应通常表现为材料的屈服强度随应变速率的增加而增加。
4. 应变速率敏感系数：通过引入应变速率敏感系数，可以描述材料在动态加载下的力学行为。
该系数定义为材料屈服强度对应变速率的导数，用于描述材料在动态拉伸过程中强度的变化情况。
综上所述，应变速率对拉伸强度的影响是复杂的，与材料的种类、微观结构和加载条件等多种因素有关。
在实际应用中，需要综合考虑这些因素，以选择合适的材料和工艺参数来满
足特定条件下的拉伸强度要求。
包申格效应对板料与成品管屈服强度与屈强比的影响_朱维斗
第 28 卷 第 4 期
朱维斗等: 包申格效应对板料与成品管屈服强度与屈强比的影响
505
时, 材料细观上产生不可逆的变化, 或者产生宏观的残 余应力, 致使正、反向加载过程中材料屈服的过程和途 径不同, 也是一个重要原因。说明包申格效应对应的是 材料微区的不均匀, 包括微区组织不均匀及微区内应 力的不均匀在内。外力扰动的区间越微小则表现就越 明显。包申格效应对材料的弹性极限的影响要比对屈 服强度的影响大。
504
机
械
强
度
2006 年
屈服强度与抗拉强度之比的最高值( 简称屈强比, yield rat io, YR) 这一要求, 其目的在于保证从屈服到断裂过 程中有足够的塑性变形量, 这对于制管工艺过程和服 役中的安全性都是很重要的。对于业主而言希望 YR 低些, 以更保险; 而钢厂则希望尽可能高些, 以降低成 本简化工艺, 这常常成为谈判中的一个争论的焦点。由 于制管过程中的塑变也会影响到屈强比, 对于板与管 的屈强比的改变也必须按照不同的材料加以预测。这 些就是本研究的背景。
1 引言
焊管以其成本低、壁厚均匀、几何尺 寸变化适应 性强而被工程界广泛采用。无论是直缝 焊管或是螺 旋焊管, 在由 板变 为管的 制造过 程中都 要经受 变形 辊的辊轧过程。在这一过程中, 板将经受塑性弯 曲。 正是由于这种塑 性弯 曲, 使原板 材的力 学性能 发生 改变。就屈服强度而言, 受两个相反机制的影响, 一 个是冷塑变强化, 它使屈服强度增高; 另一个是包申 格效应, 它使屈 服强度 降低。第一 个因 素只有 在较 大塑变量时才明 显, 而第 二个因 素却是 在较小 变形 量时才明显, 二者综合的结果是在小变形量时, 材料 的屈服强度下降[ 1] 。焊管, 尤其是螺 旋焊管, 正是属 于这种情况。这时的包申格效应使材料 的屈服强度 下降最为显 著。 在管的 几何尺 寸设计 中, 大致 上管 径与壁厚成 一定的 比例关 系。为承 载相同 的内 压, 可用小口径薄壁, 也可用大口径厚壁, 因为管体环向 应力正比于 管径, 反比 于壁厚。根 据简 单的几 何关 系可知, 由板到管时表面的应变值为 = h D, 其中
屈服强度及其影响因素
屈服强度及其影响因素屈服强度是材料在受到外力作用下发生塑性变形的临界点，即材料开始失去弹性，并开始发生塑性变形的应力值。
屈服强度是材料力学性能的重要指标之一，对材料的使用和设计起着重要的作用。
本文将对屈服强度及其影响因素进行探讨。
一、屈服强度的定义和意义屈服强度指的是在材料发生塑性变形之前，所能承受的最大应力。
在工程领域中，屈服强度常用于衡量材料的抗压、抗拉等能力。
屈服强度是材料设计、选择以及预测其破坏行为的重要参数。
屈服强度的研究对于优化材料的性能、提高产品的寿命有着重要意义。
了解屈服强度的影响因素和调控方法，可以为材料的设计、加工、应用提供指导，更好地满足工程实际需求。
二、影响屈服强度的因素1.晶粒尺寸：晶粒尺寸是屈服强度的一个重要因素。
在晶粒尺寸相同的情况下，晶粒越小，晶界数量越多，晶界强化效应越显著，屈服强度也会提高。
2.织构和取向：材料的织构和取向会影响屈服强度。
一般来说，晶粒取向均匀的材料具有较高的屈服强度，而取向不均匀的织构会降低屈服强度。
3.合金元素：添加合金元素可以显著影响屈服强度。
合金元素对晶界的强化效应可以提高材料的屈服强度。
此外，合金元素还可以改变材料的晶体结构和相变行为，从而影响屈服强度。
4.冷变形：冷变形是一种常用的提高材料强度的方法。
通过冷变形可以引入晶体缺陷，增加位错密度，从而提高屈服强度。
5.环境因素：环境因素也会对屈服强度产生影响。
例如高温环境下，材料容易发生软化现象，屈服强度会下降；而在低温环境下，材料的塑性会降低，屈服强度会增加。
三、调控屈服强度的方法1.改变晶粒尺寸：通过调控材料的加工过程，可以控制晶粒的尺寸。
例如通过细化晶粒可以提高材料的屈服强度。
2.合金化：通过添加合金元素，可以改变材料的组织结构，提高晶体的强化效应，从而提高屈服强度。
3.热处理：通过热处理可以改变材料的结构和性能，进而调控屈服强度。
例如通过时效处理可以提高材料的屈服强度。
4.控制环境条件：通过控制材料的使用环境可以调控屈服强度。
应变时效和包申格效应的联系
应变时效和包申格效应的联系应变时效和包申格效应，这两个名词听起来挺高深的，其实它们的关系可不是那么复杂，咱们来聊聊。
想象一下，一个人在办公室加班，外面阳光明媚，正好是一个懒洋洋的午后。
这个人一边盯着电脑屏幕，一边心里想着，要是能像那阳光一样舒坦就好了。
就像材料在某些条件下的表现，特别是当它们受力时，发生的变化就是应变时效。
简而言之，这种现象就像是材料在受力后慢慢“变得成熟”，会随着时间的推移而逐渐提高强度。
你能想象吗？就像酿酒，越久越香。
说到包申格效应，这个东西就像一个调皮的小孩子，虽然看上去不太起眼，却总能在关键时刻给你惊喜。
包申格效应主要发生在金属材料里，简而言之，就是当金属被加工成特定形状时，里面的晶体结构会改变。
就像你一边揉面团，一边期待它慢慢发酵，那种变化其实也在金属中悄然发生。
这种效应让材料在某些条件下展现出更强的韧性和强度，简直就是“愚公移山”的精神，毫不退缩。
当这两个现象碰撞在一起，就像两位老朋友在一起喝酒聊人生。
应变时效就像是包申格效应的助手，能让材料的性能更上一层楼。
当金属在加工过程中，经过一定的应变后，再经历时效处理，效果就更加显著。
想象一下，像是老天爷给你加了buff，原本普通的材料突然变得强大无比，简直让人目瞪口呆。
再来聊聊它们的应用。
你知道的，很多高科技材料，比如飞机、汽车的零部件，都是依靠这两种效应来提升性能的。
就像你打游戏时，想要升级，你得完成一些任务，材料也是一样。
经过适当的应变和时效处理后，这些材料才能在极端条件下表现得更好。
开车的时候，如果能有个稳定的车身和韧性十足的轮胎，那简直是舒心极了。
这两者的关系还可以更深。
比如说，包申格效应让金属在塑性变形后形成的微观结构，正是影响其后续应变时效的关键。
这就好比一场美妙的交响乐，前面的每一个音符都在为后面的高兴做铺垫。
每一次变形、每一次时效处理，都是在为材料的强度和韧性打基础，让它们在关键时刻不掉链子。
总结一下吧，虽然应变时效和包申格效应这两个概念看起来有点遥远，其实它们的联系就像老朋友，互相支持，共同成长。
025材料在拉伸和压缩时的力学性能解析
025材料在拉伸和压缩时的力学性能解析材料在拉伸和压缩时的力学性能是指材料在外力作用下的变形和破坏行为。
这些性能参数包括弹性模量、屈服强度、延伸率、断裂强度等，这些性能参数反映了材料在受力过程中的力学行为。
材料在拉伸和压缩时的力学性能可以通过应力-应变曲线来分析。
应力-应变曲线可以描述材料在受力作用下的应变和应力之间的关系。
根据应力-应变曲线的不同形状，可以得到不同的力学性能。
材料在拉伸时的力学性能：1. 弹性模量（Young's modulus）：弹性模量是指材料在拉伸过程中的应变与应力之间的比例关系。
弹性模量越大，材料的刚度越高，抗拉性能越好。
2. 屈服强度（Yield strength）：屈服强度是指材料开始发生塑性变形的应力值。
材料的屈服强度越高，具有越好的抗拉性能。
3. 延伸率（Elongation）：延伸率是指材料在拉伸过程中的长度增加量与原始长度之比。
延伸率越高，材料的延展性越好。
4. 断裂强度（Tensile strength）：断裂强度是指材料在拉伸过程中的最大应力值。
断裂强度越高，材料的抗拉性能越好。
材料在压缩时的力学性能：需要注意的是，材料在拉伸和压缩时的力学性能往往不完全对称。
在一些材料中，其拉伸性能表现较好，而压缩性能较差，或者压缩性能表现较好，而拉伸性能较差。
因此，在设计工程结构和选择材料时，需要综合考虑材料在拉伸和压缩时的力学性能。
总之，材料在拉伸和压缩时的力学性能对于材料的应用和工程设计具有重要影响。
通过分析材料的弹性模量、屈服强度、延伸率、断裂强度等性能参数，可以更好地了解材料的力学行为，为材料选择和工程设计提供指导和参考。
影响屈服强度的因素
影响屈服强度的因素1.材料的性质：材料的强度与其物理、化学性质密切相关。
例如，金属材料的屈服强度受其晶体结构、晶粒大小、非金属夹杂物含量等因素的影响。
不同的材料具有不同的强度特点，例如钢材具有较高的屈服强度，而铝材具有较低的屈服强度。
2.温度：温度对材料的屈服强度有显著影响。
通常情况下，材料的屈服强度随着温度的升高而降低。
这是由于高温会导致材料中原子的热运动增加，原子结构的稳定性降低，从而降低了材料的强度。
3.应变速率：材料的屈服强度还与外加应变速率有关。
在快速加载的情况下，材料的屈服强度通常会提高。
这是由于快速加载导致材料变形速率快，使得材料中的位错运动和塑性形变受到限制，从而提高了材料的抗变形能力。
4.加载方向：材料在不同加载方向上的屈服强度可能会有所差异。
这是由于材料的结晶方向、晶界特征以及材料内部的应力传递机制等因素的影响。
5.加工工艺：加工工艺可以显著影响材料的强度。
例如，冷变形处理可以通过形成位错和晶界的运动来增强材料的屈服强度。
热处理也可以通过调整材料的微观结构以及晶粒尺寸来改善材料的强度。
6.加载速率：加载速率对材料的屈服强度有影响。
在快速加载下，材料的屈服强度通常会提高。
这是由于快速加载导致材料变形速率快，使得材料中的位错运动和塑性形变受到限制，从而提高了材料的抗变形能力。
7.材料缺陷：材料中的缺陷如裂纹、夹杂物等对屈服强度有重要影响。
这些缺陷会导致材料的应力集中，从而降低材料的强度。
总结起来，影响材料的屈服强度的主要因素包括材料的性质、温度、应变速率、加载方向、加工工艺、加载速率以及材料中的缺陷等。
在进行材料设计和工程应用时，需要综合考虑上述因素，并通过合适的处理和控制手段来优化材料的屈服强度。
材料的屈服强度
材料的屈服强度材料的屈服强度是指在材料受力过程中，开始发生塑性变形的应力值。
在工程设计和材料选择中，了解材料的屈服强度对于确保结构的安全性和可靠性至关重要。
本文将从材料的屈服强度的定义、影响因素以及测试方法等方面进行详细介绍。
首先，材料的屈服强度是材料力学性能的重要指标之一。
它反映了材料在受力过程中的变形特性，对于预测材料在工程实践中的性能具有重要意义。
通常情况下，材料的屈服强度是通过材料拉伸试验来确定的，通过在拉伸试验中观察应力-应变曲线的变化，可以准确地找到材料的屈服点，并据此确定材料的屈服强度。
其次，材料的屈服强度受多种因素的影响。
首先，材料的成分对其屈服强度有着直接的影响，不同的合金元素含量和相互作用会导致材料的屈服强度发生变化。
其次，材料的晶粒结构、组织状态以及加工工艺也会对材料的屈服强度产生影响。
最后，外部环境因素如温度、湿度等也会对材料的屈服强度造成一定的影响。
另外，测试材料的屈服强度是非常重要的。
常见的测试方法包括拉伸试验、压缩试验、弯曲试验等。
其中，拉伸试验是最常用的测试方法之一，通过在拉伸试验中施加不断增加的载荷，可以得到材料的应力-应变曲线，从而确定材料的屈服强度。
此外，压缩试验和弯曲试验也可以用来测试材料的屈服强度，尤其适用于不同类型的材料和工程结构。
综上所述，材料的屈服强度是材料力学性能的重要指标，对于工程设计和材料选择具有重要意义。
了解材料的屈服强度及其影响因素，可以帮助工程师和设计人员选择合适的材料，确保工程结构的安全可靠。
同时，测试材料的屈服强度也是非常重要的，通过科学的测试方法可以准确地获取材料的力学性能参数，为工程实践提供可靠的数据支持。
因此，加强对材料的屈服强度的研究和了解，对于推动工程材料领域的发展具有重要的意义。
金属材料屈服强度的影响因素.
金属材料屈服强度及其影响因素屈服强度是指材材料开始产生宏观塑性变形时的应力。
对于屈服现象明显的材料，屈服强度就屈服点的应力—屈服值；对于屈服现象不明显的材料，通常将应力-应变曲线上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σ0.2或σys。
屈服强度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。
影响屈服强度的因素影响屈服强度的内在因素有：1.金属本性及晶格类型——纯金属单晶体的屈服强度由位错运动时所受的阻力决定。
这些阻力有晶格阻力和位错间交互作用产生的阻力之分。
其中晶格力与位错宽度和柏氏矢量有关，而两者又与晶体结构有关。
位错间交互产生的阻力包括平行位错间交互产生的阻力和运动位错与林位错交互产生的阻力。
用公式表示：T=αGb/L,式中α为比例系数，又因为密度ρ与1/L2成正比，因此，T=αGb ρ1/2，由此可见，密度增加，屈服强度也随之增加。
2.晶粒大小和亚结构——晶粒大小的影响是晶界影响的反映，减小晶粒尺寸将增加位错运动障碍的数目，减小晶粒内位错塞积群的长度，将使屈服强度提高。
许多金属与合金的屈服强度与晶粒大小的关系均符合霍尔佩奇公式σs=σj +kyd-1/2,式中，σj是位错在基体金属中运动的总阻力，亦称摩擦阻力，它决定于晶体结构和位错密度；ky是度量晶界对强化贡献大小的钉扎常数，或表示滑移带端部的应力集中系数；d为晶粒平均尺寸。
亚晶界的作用和晶界类似，也阻碍位错的运动。
3.溶质元素——纯金属中融入溶质原子形成间隙型或置换型固溶合金将会显著提高屈服强度，此即为固溶强化。
这主要是由于溶质原子和溶剂原子直径不同，在溶质周围形成了晶格畸变应力场，该应力场产生交互作用，使位错运动受阻，从而提高屈服强度。
4.第二相——工程上的金属材料，其显微组织一般是多相的。
第二相对屈服强度的影响与质点本身在金属材料屈服变形过程中能否变形有很大关系。
据此可将第二相质点分为不可变形和可变形的两类。
应变速率对拉伸强度的影响
应变速率对拉伸强度的影响
在材料力学中，拉伸强度是指材料在拉伸过程中所能承受的最大应力。
而应变速率则是描述材料在受力过程中的变形速率。
两者之间存在着密切的关系，应变速率的变化会直接影响材料的拉伸强度。
我们来了解一下应变速率对拉伸强度的影响。
当应变速率较低时，材料具有更多的时间来适应外界施加的力，分子之间的位移较小，相对稳定，这时材料的拉伸强度较高。
然而，当应变速率增大时，分子之间的位移增加，材料的内部结构容易发生变化，导致材料的拉伸强度降低。
因此，可以说应变速率对拉伸强度有着重要的影响。
我们来探讨一下应变速率对材料的变形行为的影响。
当应变速率较低时，材料的变形过程相对平缓，分子之间的位移较小，材料的变形呈现出较大的延展性。
而当应变速率增大时，材料的变形过程变得更加剧烈，分子之间的位移增加，材料的变形呈现出较小的延展性，甚至可能出现断裂现象。
应变速率还会对材料的断裂韧性产生影响。
断裂韧性是指材料在受力过程中能够吸收的能量，是衡量材料抵抗断裂的能力的一个重要指标。
当应变速率较低时，材料的断裂韧性较高，能够吸收更多的能量，从而减缓断裂的发生。
而当应变速率增大时，材料的断裂韧性降低，材料更容易发生断裂。
总结起来，应变速率对拉伸强度的影响是显而易见的。
较低的应变
速率有利于提高材料的拉伸强度，而较高的应变速率则降低了材料的拉伸强度。
此外，应变速率还会对材料的变形行为和断裂韧性产生重要影响。
因此，在工程设计和材料选择中，我们需要充分考虑应变速率对材料性能的影响，以确保材料在受力过程中能够满足实际需求。
应变及应变率对三种钢材包辛格效应的影响
K. HAN, C.J. VAN TYNE, and B.S. LEVY
The Bauschinger behavior after a strain reversal was evaluated for samples with microstructures representative of production sheets for a low-carbon (LC) steel, a high-strength low-alloy (HSLA) steel, and a dual-phase (DP) steel. The microstructures were produced in the samples by laboratory hot rolling and heat treatment. Bauschinger tests were run at strain rates of 0.0001, 0.001, and 0.01 sϪ1, with tensile prestrains between 1 and 7 pct. After the reversal, the samples were strained 2 pct in compression. The Bauschinger effect is described by a Bauschinger effect parameter (BE), which is the difference between the steel strength at reversal and the 0.05 pct offset yield strength on the reversal, normalized by the steel strength at reversal. It is found that the Bauschinger effect is a continuous increasing function of the strength of the steel, provided the steel is prestrained at least 2.5 pct or beyond the yield point elongation. A single trend line describes the Bauschinger effect variation with steel strength, for all three steels in the present study and for an aluminum-killed drawing quality (AKDQ) steel from a previous investigation. No strain rate influence on the BE was found, due to the limited strain rate range and data uncertainty.
浅谈材料屈服强度及其影响因素
浅谈材料屈服强度及其影响因素屈服标准：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σp表示，超过σp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σel表示。
应力超过σel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σ0.2或σys。
影响屈服强度的因素：影响屈服强度的内在因素有：---结合键、组织、结构、原子本性。
如将金属的屈服强度与陶瓷、高分子材料比较可看出结合键的影响是根本性的。
从组织结构的影响来看，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[σ]=σys/n，安全系数n一般取2或更大，对脆性材料，以抗拉强度为标准，规定许用应力[σ]=σb/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。