金属材料应力-应变曲线分析
应力-应变曲线
应力-应变曲线(stress-strain curves)根据圆柱试件静力拉伸试验所得拉伸图(图a)，对曲线上各对应点用试件原始尺寸除拉伸力与绝对伸长所得出的应力与延伸率的关系曲线(图6)。
应力一应变曲线是金属塑性加工工作中最重要的参考资料之一。
应力及应变值按下式计算：式中σi 表示拉伸图上任意点的应力值，δi为i点的延伸率，Pi及Δli为该点的拉力与绝对伸长值，F0及l为试件的断面积和计算长度。
试件受拉伸时，先产生弹性变形，这时应力应变成比例，当出现二者不能保持线性关系的点时，表示材料已屈服而将发生塑性变形，这时的应力定义为屈服应力或流变应力，用σs表示，其求法见屈服点。
拉伸时当试件计算长度上的均匀变形阶段结束而产生细颈时，变形将集中在细颈部分。
出现细颈前材料所能承受的应力名为强度极限或抗拉强度，用σb表示σb =Pmax/F式中Pmax为拉伸图上所记录的最大载荷值。
试件出现细颈后很快即断裂，断裂应力σfσf =Pf/Tf式中Pf 是断裂时的拉力，Ff是断口面积。
试件拉断时的延伸率δf(％)或断面收缩率ψ(％)是表示材料可承受最大塑性变形能力的指标：矾一牮×100(4)￡fPf=盐≯×100(5)』’0式中厶和Ff是将断开的试件对合后测定的试件长度和断口处的面积。
抗拉强度靠及延伸率d或断面收缩率妒是材料性能的两个基本指标，在工程上有着广泛的应用。
屈服应力民(或乱：)是金属塑性加工时变形体开始产生塑性变形所必需的最小应力，它是计算变形力的一个重要参数。
应力-应变曲线表征材料受外力作用时的行为。
材料受力后即发生弹性变形，这时应力应变呈简单的线性关系，继续增加作用力至一定大小后材料将出现塑性变形，以后变形与应力的关系复杂，当塑性变形至一定程度以后，试件破断则变形过程终结。
所以任何变形过程均包括弹性变形、塑性变形及破断3个典型阶段。
金属的塑性加工过程处于弹性变形与破断二者之间。
首先要创造一定的应力状态条件使金属能发生塑性变形，其次是安排一个使塑性变形尽可能大又不致发生破坏的热力学条件。
金属材料应力-应变曲线 (课堂PPT)
1
力学性质：在外力作用下材料在变形和破坏方面所 表现出的力学性能
一、拉伸时的应力——应变曲线
试
件
和
实
验 条 件
常 温 、
静
载
.
2
1、 试件
（1）材料类型：
低碳钢： 塑性材料的典型代表； 灰铸铁： 脆性材料的典型代表；
标距
L0
（2）标准试件：
d0
标点
尺寸符合国标的试件；
2．标用标距于准：测试试件的：等截面部分长度；
圆截面试件标距：L0=10d0或5d0
.
3
2、试验机
.
4
0
.
5
3、低碳钢拉伸曲线
.
6
b
e P
a
o
e
b
f
2、屈服阶段bc（失去抵 抗变形的能力）
c
s — 屈服极限
（s 力
达
到
此
线以
上就叫“屈服”）
3、强化阶段ce（恢复抵抗
变形的能力）（均匀塑性变形）
b — 强度极限（对最大均匀塑 ） 性变形的抗力
曲线超过b点后，出现了一段锯齿形曲线， 这—阶段应力没有增加，而应变依然在增加，材 料好像失去了抵抗变形的能力，把这种应力不增 加而应变显著增加的现象称作屈服，bc段称为屈
服阶段。屈服阶段曲线最低点所对应的应力 s
称为屈服点(或屈服极限)。在屈服阶段卸载，将 出现不能消失的塑性变形。工程上一般不允许构 件发生塑性变形，并把塑性变形作为塑性材料破
坏的标志，所以屈服点 s是衡量材料强度的一
个重要指标。
.
9
• (3)强化阶段 抗拉强度 b
经过屈服阶段后，曲线从c点又开始逐渐上升，说
金属应力应变曲线分析实验报告
金属应力应变曲线分析实验报告
实验目的：
通过金属应力应变曲线的分析,了解金属材料的变形规律和强度特性。
实验原理：
金属材料的变形分为弹性变形和塑性变形两个阶段。
弹性阶段,当外部力消失时,材料可以恢复原来的形状,此阶段内的应变随应力成正比关系。
塑性阶段,当外部力继续作用时,材料开始发生塑性变形,此阶段内的应变随应力不再成正比关系,金属材料开始发生流变,在自由状态下无法恢复原来的形状。
在此阶段内,应力继续增加,最终到达材料的屈服点,屈服点后的应力值开始下降,材料发生更剧烈的塑性变形,直至材料破坏。
实验装置：
1. 实验机（万能材料试验机）
2. 金属样品（薄板）
3. 应变仪（应变计、投影仪等）
实验步骤：
1. 准备金属样品,并对样品进行精细测量,记录其初始尺寸。
2. 在实验机上安装金属样品,根据压力规定曲线进行试验,记录应力-应变数据。
3. 利用应变仪测量材料的应变数据,并记录。
4. 绘制应力-应变图,并分析该金属样品的强度和可塑性。
实验结果：
由于金属样品的材质不同,其应力-应变曲线有所差别。
根据实验结果的曲线形变,可以分析材料的屈服强度、极限强度、延展性、断裂强度等。
实验结论：
通过金属样品的应力-应变曲线的分析,可以初步了解金属材料在受力过程中的性能表现和强度特性,这对于材料的选用、加工和使用都有较大的参考价值。
应力 应变 曲线
应力应变曲线
应力-应变曲线描述了材料在受到外部力作用下的应力和应变之间的关系。
应力（stress）指的是材料在单位面积上受到的力的大小，通常以强度（N/m^2）作为单位。
应力-应变曲线的横轴通常表示材料的应变（strain），应变指的是材料在受到力后产生的形变程度，通常以长度的相对变化或者角度的相对变化表示。
应力-应变曲线通常可以分为四个阶段：
1. 弹性阶段（Elastic region）：当材料受到小应力时，材料会表现出弹性行为，即应变与应力成正比。
在这个阶段，应力增加时材料会发生形变，但一旦外力消失，材料会恢复到原来的形状。
2. 屈服阶段（Yield Point）：当材料受到足够大的应力时，材料会超过其弹性限度，开始发生可见的形变。
这个阶段的应力-应变曲线通常表现为一个明显的曲线，材料开始变得塑性。
3. 塑性阶段（Plastic region）：在这个阶段，材料受到的应力继续增加，但应变的增加速度逐渐减慢。
材料开始发生不可逆的塑性变形。
4. 断裂阶段（Fracture point）：当材料受到过大的应力时，材料会发生断裂，即完全失去其机械性能。
应力-应变曲线的形状和材料的性质，结构和处理方式等因素密切相关。
不同材料（如金属、塑料、陶瓷等）的应力-应变曲线会有所不同，也受到温度、湿度等环境条件的影响。
这在工程设计和材料选择中具有重要的意义，可以帮助工程师评估材料的强度、延展性、可塑性和抗断裂性等性能。
应力-应变曲线
应力-应变曲线
四、强度
1.强度是指金属材料抵抗塑性变形和断裂的能力。 2.强度特性指标主要是指屈服强度和抗拉强度。 （1）屈服强度：当材料受外力作用产生0.2%残余变形的应力，作为 该材料的屈服强度。
式中：
——材料屈服时的最小载荷， ；
——试件的原始横截面面积,；—源自屈服强度, 。应力-应变曲线
（4）强化：材料经过屈服点后，其变形抗力增大，这种现象称为强化。
应力-应变曲线
五、塑性
1.塑性：金属材料受力后在断裂之前产生塑性变形的能力。
2.塑性指标
（1）断后伸长率：
式中： ——试件拉断后的长度, ；
——试件的原始长度,
。
（2）断面收缩率：
式中： ——试件的原始横截面面积, mm2 ； ——试件拉断处的横截面面积，mm2 。
图1-6 卸荷曲线
应力-应变曲线
三、弹性
1.弹性的定义：具有弹性变形特性的材料能够发生弹性变形而不发生永久 变形的能力，称为弹性。
2.弹性模量 （1）表示引起单位应变所需的应力的大小。 （2）工程上常用弹性模量作为衡量材料刚度的指标，E越大，刚度越好。 （3）刚度是材料抵抗弹性变形的能力。 （4）材料在一定外力作用下，弹性变形越大，刚度越小，反之，其刚度 越大。 （5）弹性极限是试件在最大弹性变形时材料所承受的应力。
四、强度
（2）屈服：应力没有增加，但试件变形仍自动增长的现象称为屈服。 （3）抗拉强度：材料在断裂前所能承受的最大应力称为抗拉强度。 当应力达到抗拉强度时，试件某一部分的横截面积显著缩小。试件的变形 主要集中在该处，故抗拉强度通常被作为零件因断裂失效的设计依据。
式中： ——材料在屈服阶段后所能抵抗的最大力， ； ——试件的原始横截面面积， ； ——抗拉强度， 。
纯铁 应力应变曲线
纯铁应力应变曲线
纯铁是一种重要的金属材料，具有许多特殊的物理和力学性质。
当我们谈论纯铁的应力-应变曲线时，我们通常是指其在受力时的变
形行为。
应力-应变曲线是材料力学中的重要概念，它描述了材料在
受力时的应变响应。
纯铁的应力-应变曲线通常可以分为几个阶段来描述其受力过程。
首先是弹性阶段，这是指在施加应力后，纯铁会发生弹性变形，即
当去除应力时，它会完全恢复到最初的形状。
在这个阶段，应力与
应变成正比，遵循胡克定律。
接下来是屈服阶段，当应力继续增加时，纯铁会达到其屈服点，这时它会发生塑性变形，即应变会随着
应力的增加而增加，但在去除应力后，它不会完全恢复到最初的形状。
然后是硬化阶段，这是指纯铁在继续受力时，会变得更加难以
变形，需要更大的应力才能产生相同的应变。
最后是断裂阶段，当
应力超过其承受能力时，纯铁会发生断裂。
纯铁的应力-应变曲线可以通过实验测定获得，通常以图表的形
式展示。
这些曲线对于工程设计和材料性能评估非常重要，可以帮
助工程师了解材料的强度、韧性和可塑性等特性。
通过分析应力-应
变曲线，我们可以确定纯铁的屈服强度、抗拉强度、延伸率等重要
参数，这些参数对于材料的选择和使用至关重要。
总的来说，纯铁的应力-应变曲线是描述其受力行为的重要工具，通过对这些曲线的研究和分析，我们可以更好地理解纯铁的力学性能，从而更好地应用和利用这一重要材料。
金属材料应力应变曲线PPT(完整版)
发生弹性变形，所以ab段称为弹性阶段。b点所对
应的应力值记作σe ，称为材料的弹性极限。
弹性极限与比例极限非常接近，工程实际中通常对二者不
作严格区分，而近似地用比例极限代替弹性极限。
(2)屈服阶段 屈服点 s
曲线超过b点后，出现了一段锯齿形曲线， 这—阶段应力没有增加，而应变依然在增加，材 料好像失去了抵抗变形的能力，把这种应力不增 加而应变显著增加的现象称作屈服，bc段称为屈
4.塑性指标
试件拉断后，弹性变形消失，但塑性变形仍保
留下来。工程上用试件拉断后遗留下来的变形
屈服阶段曲线最低点所对应的应力 称为屈服点(或屈服极限)。
表示材料的塑性指标。常用的塑性指标有两个: 工程上一般不允许构件发生塑性变形，并把塑性变形作为塑性材料破坏的标志，所以屈服点 是衡量材料强度的一个重要指标。
服阶段。屈服阶段曲线最低点所对应的应力 s
称为屈服点(或屈服极限)。在屈服阶段卸载，将 出现不能消失的塑性变形。工程上一般不允许构 件发生塑性变形，并把塑性变形作为塑性材料破
坏的标志，所以屈服点 s是衡量材料强度的一
个重要指标。
(3)强化阶段 抗拉强度 b
经过屈服阶段后，曲线从c点又开始逐渐上升，说
L 3、强化阶段ce（恢复抵抗变形的能力）（均匀塑性变形）
%
金属材料的压缩试样，一般制成短圆柱形，柱的高度约为直径的1.
A A1 强度极限（对最大均匀塑性变形的抗力）
断面收缩率 : 100 % 在屈服以前，压缩时的曲线和拉伸时的曲线基本重合，屈服以后随着压力的增大，试样被压成“鼓形”，最后被压成“薄饼”而不发
金属材料应力应变曲线
力学性质：在外力作用下材料在变形和破坏方面所 表现出的力学性能
金属材料应力-应变曲线
个重要指标。
• (3)强化阶段 抗拉强度 b
经过屈服阶段后，曲线从c点又开始逐渐上升，说
明要使应变增加，必须增加应力，材料又恢复了抵抗变 形的能力，这种现象称作强化，ce段称为强化阶段（加 工硬化）。曲线最高点所对应的应力值记作， 称为材
料个重的要抗指拉标强。度(或强度极限)，b 它是衡量材料强度的又一
bt
o
σbt—拉伸强度极限（约为140MPa）。它是 衡量脆性材料（铸铁）拉伸的唯一强度指标。
二、压缩时的应力——应变曲线 1、试样及试验条件
常 温 、 静 载
§9-5
2、低碳钢压缩实验
(MPa) 400
低碳钢压缩 应力应变曲线
E(b)
C(s上)
f1(f)
低碳钢拉伸
g
(e) B
D(s下)
应力应变曲线
力学性质：在外力作用下材料在变形和破坏方面所 表现出的力学性能
一、拉伸时的应力——应变曲线
试
件
和
实
验 条 件
常 温 、
静
载
1、 试件
（1）材料类型：
低碳钢： 塑性材料的典型代表； 灰铸铁： 脆性材料的典型代表；
标距
L0
（2）标准试件：
d0
标点
尺寸符合国标的试件；
2．标用标距于准：测试试件的：等截面部分长度；
(4)缩颈断裂阶段
曲线到达e点前，试件的变形是均匀发生的， 曲线到达e点，在试件比较薄弱的某一局部(材 质不均匀或有缺陷处)，变形显著增加，有效横 截面急剧减小，出现了缩颈现象，试件很快被 拉断，所以ef段称为缩颈断裂阶段。
4.塑性指标 试件拉断后，弹性变形消失，但塑性变形仍保 留标。常用的塑性指标有两个:
金属材料应力应变曲线分析
ε=
L
－ L0 L0
上式中，P 为载荷； A0 为试样的原始截面积； L 为试样变形
后的长度； L0 为试样的原始标距长度。那么，以下应力-应变曲 线则简称为： σ-ε 曲线。当以应变 ε 为自变量、应力 σ 为函数
绘制图形时，就得到 σ-ε 曲线。
二、低碳钢： 塑性材料的典型代表。σ-ε 曲线如（ 图 1）
（ 二） 滞弹性变形（ ab）
外力持续增加，当外力超越曲线上的 a 点，应力和变形量 的正比例关系被破坏，（ 图 1） 中 ab 段就成为弹性变形中的非线 性阶段，ab 段被称为滞弹性变形阶段。ab 段的变形依旧是弹 性的，但此段时间很短，不易被观察到。b 点所对应在（ 图一）
纵坐标轴上的应力值 σA 称为该材料的弹性极限，σA 表示该金 属材料的最大弹性，且 σA 值越大则该材料的刚度越大，曲线图 形中的 σA 值为力学性能参数对比提供了依据。工程中通常使 用弹性模量、弹性极限等力学性能指标衡量金属材料的刚度和
弹性直线段的材料） ； 滞后环法、逐步逼近法（ 适用于无明显弹
性直线段的材料） ； 力-夹头位移曲线法等。无明显屈服现象的
材料按照要求应测定规定非比例延伸强度 （ 一般为 0． 2% 即
ＲP0．2 ） 或经协定比较其规定总延伸强度（ 一般为 0．5% 即 Ｒt0．5 ） ，
ＲP 、Ｒt 的计算公式如下：
ＲP =
FP A0
=
规定非比例延伸强度对应的力 试样原始横截面积
= 规定非比例延
伸强度
Ｒt =
Ft A0
=
规定总延伸强度对应的力 试样原始横截面积
= 规定总延伸强度
ＲP0．2 和 Ｒt0．5 的计算都与预定的引伸计（ 测定试样伸长的装
应力-应变曲线解析
e
L1 L0 L0
L2 L1 L1
L dL L L0
ln
L L0
ln
试件最终长度 试件初始长度
12
因此，若试件分几次拉伸（如分2次拉伸），则 各次拉伸工程应变量之和不等于一次拉伸的工程应变量。
L1 L0 L2 L1 L2 L0
L0
L1
L0
但是，各次拉伸真应变量e之和等于一次拉伸的真应变量。
能指标： 如：屈服强度、抗拉强度、伸长率、
断面收缩率等。
2
1、拉伸力－伸长曲线
1、拉伸曲线
拉伸力F－绝对伸长△L的关系曲线。
在拉伸力的作用下，退火低碳钢 的变形过程四个阶段： 1）弹性变形：O～e 2）不均匀屈服塑性变形：A～C 3）均匀塑性变形：C～B 4）不均匀集中塑性变形：B～k 5）最后发生断裂。k～
出现的情况： （1）面心立方金属在低温和高应
变率下，其塑变通过孪生进行。 标距的长度随孪生带的成核和生
长间歇地突然伸长，当试样中瞬 时应变率超过试验机夹头运动速 率，则载荷就下降。
20
（2）含碳的体心立方铁基固溶体及铝的低溶质固溶体。 由于溶质原子或空位与晶格位错相互作用的结果所致。
若应力足够大，位错可从溶质 原子簇中挣脱，载荷就下降。
22
5）第Ⅴ种类型：弹性－不均匀塑性－均匀塑性变形 它有一个上屈服点A，接着载荷下降。 其中：OA－弹性；AB－不均匀塑变；BC－均匀塑变。
以B点为界，整个塑变出现两种不同趋势。 AB－应力随应变增大而下降，BC－则随应变增大而上升。
C
到达B点后，试件出现“缩颈”，
但并很快失效。
A
典型的结晶高聚合物材料具有此特
L L0 L
L0
abaqus 金属材料参数 应力应变曲线
《Abaqus金属材料参数应力应变曲线分析》在工程应用中，对于金属材料的性能参数进行准确的评估和分析是至关重要的。
Abaqus作为一款优秀的有限元分析软件，提供了丰富的金属材料参数模型，可以帮助工程师们更好地理解金属材料的应力应变特性。
本文将围绕着Abaqus中的金属材料参数和应力应变曲线展开全面评估和分析，希望通过深入的研究，为读者们带来一些新的启发和认识。
1.金属材料参数在Abaqus中，金属材料参数主要包括杨氏模量、泊松比、屈服应力、屈服准则等。
其中，杨氏模量是衡量金属材料弹性性能的重要参数，泊松比则反映了材料在拉伸或压缩过程中的纵向应变和横向应变之间的关系。
屈服应力是材料开始发生塑性变形的临界应力值，不同材料的屈服应力也会有所差异。
Abaqus还提供了多种屈服准则，如von Mises屈服准则、Tresca屈服准则等，工程师可以根据具体情况选择合适的屈服准则来模拟材料的塑性行为。
2.应力应变曲线金属材料的应力应变曲线是描述材料在受力过程中应力和应变变化关系的重要曲线。
在Abaqus中，通过定义材料的本构模型和参数，可以较为准确地模拟出金属材料的应力应变曲线。
一般来说，金属材料的应力应变曲线包括弹性阶段、屈服阶段、硬化阶段和断裂阶段等。
通过对这些阶段的分析，可以更深入地了解材料在受力过程中的性能表现和特点。
3.分析和理解通过对Abaqus中金属材料参数和应力应变曲线的分析，我们可以更好地认识金属材料的力学性能和塑性行为。
在工程实践中，准确地获取和定义材料的参数，对于模拟材料的力学行为和结构的性能至关重要。
通过对应力应变曲线的深入分析，可以帮助工程师们更合理地设计和优化工程结构，提高材料的利用率和性能。
在个人看来，Abaqus作为一款强大的有限元分析软件，其对金属材料参数和应力应变曲线的模拟和分析功能十分强大。
通过合理地使用Abaqus中提供的金属材料参数模型，可以更准确地描述材料的力学性能，为工程实践提供更可靠的理论基础。
金属材料的力学性能与应力应变曲线
金属材料的力学性能与应力应变曲线金属材料是广泛应用于工业生产和建筑领域的重要材料之一。
了解金属材料的力学性能对于设计和使用金属制品至关重要。
而应力应变曲线是评估金属材料机械特性的重要工具之一。
本文将介绍金属材料的力学性能以及应力应变曲线的基本概念和解读方法。
一、金属材料的力学性能金属材料的力学性能是指材料在外力作用下所表现出的物理特性。
常见的金属材料力学性能包括强度、韧性、延展性和硬度等。
1. 强度：强度是指材料抵抗外力破坏的能力。
常见的强度包括屈服强度、抗拉强度和抗压强度。
屈服强度是指材料开始发生塑性变形的最大应力值，抗拉强度是指金属材料抵抗拉伸破坏的能力，而抗压强度是指金属材料抵抗压缩破坏的能力。
2. 韧性：韧性是指金属材料在受力时能够发生较大塑性变形和吸收冲击能量的能力。
韧性高的金属材料通常具有较高的延展性和弯曲性，适用于承受动态或冲击载荷的工程结构。
3. 延展性：延展性是指金属材料在受力作用下能够发生较大的塑性拉伸变形的能力。
具有较好延展性的金属材料能够在受力下发生局部颈缩，从而延长材料的长度。
4. 硬度：硬度是指金属材料抵抗外界压力的能力。
硬度高的金属材料在受力时不易发生塑性变形，适用于制作硬度要求较高的部件。
二、应力应变曲线的基本概念和解读方法应力应变曲线是描述材料在外力作用下应力和应变之间关系的曲线。
它可以反映材料的强度、韧性和脆性等力学特性。
1. 弹性阶段：在应力应变曲线的初始阶段，材料会表现出弹性变形的特性。
在此阶段内，应力与应变呈线性关系，而且当外力停止作用后，材料能够恢复到初始状态。
2. 屈服点和屈服阶段：当应力继续增大时，材料会出现屈服点，即材料开始发生塑性变形。
此后，应力不再与应变成正比，而是逐渐增大，而应变也在继续增加。
3. 极限强度和断裂点：当达到极限强度时，材料的应力达到最大值，同时材料开始出现颈缩现象。
超过极限强度后，材料会发生断裂破坏。
4. 断裂阶段：在达到极限强度后，材料会发生快速断裂，应力急剧下降，最终导致材料完全破坏。
不同材料应力应变曲线分解
不同材料应力应变曲线分解
应力-应变曲线是材料力学性能测试中常见的曲线，它反映了材料在外
界施加载荷时的应变行为。
不同材料的应力-应变曲线形状和特性有一
定的差异，可以根据材料的性质和特点将其分解为不同的部分。
1. 弹性阶段：在应力小于材料的屈服强度时，材料表现出线性弹性行为。
这个阶段应力和应变成正比，称为胡克定律。
材料在这个阶段内
具有良好的恢复性。
2. 屈服阶段：当应力逐渐增大，达到或超过材料的屈服强度(或屈服点)，材料会发生塑性变形，应变会出现非线性增加。
在这个阶段内，
材料的应力会逐渐减小，但并不恢复原状。
3. 塑性流动阶段：当应力继续增大，材料会出现塑性流动，此时应力
和应变关系呈非线性增长。
材料的应变会持续增加，而应力不再减小。
4. 极限强度阶段：当应力接近材料的极限强度时，材料会出现明显的
变形和破坏，应变急剧增加。
5. 断裂阶段：当应力超过材料的极限强度时，材料会发生断裂，应变
突然增加并导致材料失效。
需要注意的是，不同材料的应力-应变曲线可能会有所不同，例如金属
材料的应力-应变曲线常常显示出明显的屈服点和流动平台。
而非金属
材料如陶瓷和聚合物等，可能会表现出更加复杂的曲线形状。
材料的
温度、应变速率等因素也会对应力-应变曲线产生影响。
金属材料应力应变曲线
(2)屈服阶段 屈服点 s
曲线超过b点后，出现了一段锯齿形曲线， 这—阶段应力没有增加，而应变依然在增加，材 料好像失去了抵抗变形的能力，把这种应力不增 加而应变显著增加的现象称作屈服，bc段称为屈
服阶段。屈服阶段曲线最低点所对应的应力 s
称为屈服点(或屈服极限)。在屈服阶段卸载，将 出现不能消失的塑性变形。工程上一般不允许构 件发生塑性变形，并把塑性变形作为塑性材料破
力学性质：在外力作用下材料在变形和破坏方面所 表现出的力学性能
一、拉伸时的应力——应变曲线
试
件
和
实
验 条 件
常 温 、
静
载
1、 试件
（1）材料类型： 低碳钢： 塑性材料的典型代表； 灰铸铁： 脆性材料的典型代表；
标距
L0
（2）标准试件：
d0
标点
尺寸符合国标的试件；
2．标用标于距准测：试试件的：等截面部分长度；
对于脆性材料（铸铁），拉伸时的应力 应变曲线为微弯的曲线，没有屈服和径缩现 象，试件突然拉断。断后伸长率约为0.5%。 为典型的脆性材料。
bt
o
σbt—拉伸强度极限（约为140MPa）。它是 衡量脆性材料（铸铁）拉伸的唯一强度指标。
二、压缩时的应力——应变曲线 1、试样及试验条件
常 温 、 静 载
记作σ p，称为材料的比例极限。曲线超过a点，图
上ab段已不再是直线，说明材料已不符合虎克定
律。但在ab段内卸载，变形也随之消失，说明ab
段也发生弹性变形，所以ab段称为弹性阶段。b点
所对应的应力值记作σ e ，称为材料的弹性极限。
弹性极限与比例极限非常接近，工程实际中通常对二者 不作严格区分，而近似地用比例极限代替弹性极限。
金属材料应力应变曲线PPP文档(最全版)
明显的四个阶段 1、弹性阶段ob P — 比例极限 e — 弹性极限
E E tan
(1)弹性阶段 比例极限σp
oa段是直线，应力与应变在此段成正比关系，材料
符合虎克定律，直线oa的斜率
就是材料
的弹性模量，直线部分最高点所对ta应n的应E力值记
作σp，称为材料的比例极限。曲线超过a点，图上
伸长率: L1 L 100 %
L
断面收缩率 : A A1 100 %
A L1 —试件拉断后的标距
L —是原标距 A1 —试件断口处的最小横截面面积 A —原横截面面积。
、 值越大，其塑性越好。一般把 ≥5％的材
料称为塑性材料，如钢材、铜、铝等；把 <5％的
材料称为脆性材料，如铸铁、混凝土、石料等。
工程应用：冷作硬化
即材料在卸载过程中
e 应力和应变是线形关系， 曲线超过b点后，出现了一段锯齿形曲线，这—阶段应力没有增加，而应变依然在增加，材料好像失去了抵抗变形的能力，把这种应力
不增加而应变显著增加的现象称作屈服，bc段称为屈服阶段。
试件拉断后，弹性变形消失，但塑性变形仍保
d f 经过屈服阶段后，曲线从c点又开始逐渐上升，说明要使应变增加，必须增加应力，材料又恢复了抵抗变形的能力，这种现象称作强化
1、弹性范围内卸载、再加载
2、过弹性范围卸载、再加载
5、灰铸铁
对于脆性材料（铸铁），拉伸时的应力
铸铁材料抗压性能远好于抗拉性能，这也是脆性材料共有的属性。
应变曲线为微弯的曲线，没有屈服和径缩现 3、强化阶段ce（恢复抵抗变形的能力）（均匀塑性变形）
5 ~ 3倍，试样的上下平面有平行度和光洁度的要求非金属材料，如混凝土、石料等通常制成正方形。
金属材料应力 应变曲线
不再是直线，说明材料已不符合虎克定律。但在
ab段内卸载，变形也随之消失，说明 ab段也发生
弹性变形，所以 ab 段称为弹性阶段。 b点所对应
的应力值记作 σe ，称为材料的 弹性极限。
弹性极限与比例极限非常接近，工程实际中通常对二者不 作严格区分，而近似地用比例极限代替弹性极限。
(2)屈服阶段 屈服点 ? s
曲线超过 b 点后，出现了一段锯齿形曲线，
这—阶段应力没有增加，而应变依然在增加 ，材
料好像失去了抵抗变形的能力，把这种应力不增
加而应变显著增加的现象称作屈服， bc段称为屈
服阶段。屈服阶段曲线最低点所对应的应力?
称为屈服点 (或屈服极限 )。在屈服阶段卸载，将
s
出现不能消失的塑性变形。工程上一般不允许构
低碳钢是塑性材料，压缩时的应力–应变图， 如图示。
在屈服以前，压缩时的曲线和拉伸时的曲 线基本重合，屈服以后随着压力的增大，试样 被压成“鼓形”，最后被压成“薄饼”而不发 生断裂，所以低碳钢压缩时无强度极限。
3、灰铸铁
? ? by
灰铸铁的 压缩曲线 ? bL
灰铸铁的 拉伸曲线 O
? ? = 45o~55o
剪应力引起断裂
?
曲线没有明显的直线部分，应力较 小时，近似认为符合虎克定律。曲线没 有屈服阶段，变形很小时沿与轴线大约 成45°的斜截面发生破裂破坏。 曲线最
高点的应力值 ? 称 by 为抗压强度。
铸铁材料抗压性能远好于抗拉性能， 这也是脆性材料共有的属性。因此，工 程中常用铸铁等脆性材料作受压构件， 而不用作受拉构件。
表示材料的塑性指标。常用的塑性指标有两个 :
伸长率: ? ? L1 ? L ? 100 % 断面收缩率 : ? ? LA? A1 ? 100 %
压铸adc12 应力应变曲线
压铸adc12 应力应变曲线
摘要：
1.压铸adc12介绍
2.应力应变曲线定义
3.压铸adc12应力应变曲线分析
4.应力应变曲线在压铸adc12中的应用
正文：
压铸adc12是一种常见的金属材料，具有高强度、高硬度和良好的耐磨性。
在压铸过程中，为了保证产品的质量和性能，需要对压铸adc12进行应力应变曲线的分析。
应力应变曲线是一种描述材料在受到外力作用时，应力和应变之间关系的曲线。
通过应力应变曲线，可以了解材料的屈服强度、抗拉强度、弹性模量等性能指标。
对于压铸adc12，其应力应变曲线分析主要包括以下几个步骤：
1.收集数据：通过实验或计算得到压铸adc12在不同应力下的应变数据。
2.绘制曲线：将收集到的数据绘制成应力应变曲线。
一般来说，应力应变曲线可以分为三个阶段：弹性阶段、屈服阶段和断裂阶段。
3.分析曲线：根据应力应变曲线的形状和特征，分析压铸adc12的力学性能。
例如，可以通过比较屈服强度和抗拉强度，评估材料的强度性能。
4.应用曲线：利用应力应变曲线，为压铸adc12的设计和应用提供依据。
例如，在确定零件的尺寸和形状时，可以根据应力应变曲线选择合适的材料，
以确保零件在使用过程中的安全性和稳定性。
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金属材料应力-应变曲线分析
作者：赵金侠张亚梓吕晓静
来源：《科技风》2019年第09期
摘要：金属材料应力-应变曲线是描述应力与应变关系的曲线，是根据标准试样所承受的载荷与变形量的变化绘制的曲线。
金属材料应力-应变曲线的形状反映了金属材料在单向恒温静拉伸载荷作用下发生脆性、塑性、屈服、断裂等各种力学性能形变的过程。
应力-应变曲线的横坐标为应变，纵坐标为应力，应力-应变曲线是材料在其他载荷和环境条件下力学响应分析的基础。
钢铁材料在自然界中的数量、材料质量、工程用途等多方面存在着巨大潜力，对推动社会经济发展具有重大意义，钢铁作为在实际应用中最广泛的金属材料代表，对其性能的研究也显得至关重要。
关键词：金属材料;应力-应变曲线;力学性能
一、概述
金属一般指纯金属或合金，通常被分为黑色金属、有色金属和特种金属材料。
它们都具有金属特性，相对来说合金的性能参数、使用价值、和价格等都远优于纯金属，工业上所使用的金属材料多为合金。
金属材料应力-应变曲线以拉伸试验为研究基础，标准试样（通常取短比例、长比例试样或定标距试样，试样尺寸详见金属材料试样制备相关的国家标准）在室温（10～35℃）下两端被施加规定速率的单向静拉伸力，直至试样发生断裂。
这一过程可绘制成应力-应变曲线，应力、应变的计算公式如下：
应力（工程应力或名义应力）σ=PA0
应变（工程应变或名义应变）ε=L-L0L0
上式中，P为载荷;A0为试样的原始截面积;L为试样变形后的长度;L0为试样的原始标距长度。
那么，以下应力-应变曲线则简称为：σ-ε曲线。
当以应变ε为自变量、应力σ为函数绘制图形时，就得到σ-ε曲线。
二、低碳钢：塑性材料的典型代表。
σ-ε曲线如（图1）
图1
以（图1）为例来分析σ-ε曲线图上各阶段的特征。
（一）弹性变形阶段（oa）
在oa段中，曲线的纵坐标应力增大，横坐标的变形量也随之增大，横、纵坐标存在正比例的关系，伸长量与载荷之间是服从虎克定律的。
试样在oa段时如果拉应力消失，那么，试样的变形就会恢复如初，可以得到oa段是该材料的弹性阶段（变形具有可逆性）。
oa段的斜率tanα=E就是该材料的弹性模量或杨氏模量。
a点所对应的应力σP称为该材料的比例极限。
在实际试验中σ-ε曲线如果在oa段出现锯齿状或上下不规则波动则应考虑试样的夹持端是否存在打滑、试样夹持不到位、或试样表面粗糙度不达标等现象;如果在oa段σ-ε曲线起始点偏离o点，向上偏移原因：考虑试验机初始设定点、系统预留点等是否设定存在偏差。
向下偏移原因：应考虑试验机曲线图横纵坐标设置错误、试验机夹具不归原位、或者操作过程中未按试验步骤归零、归零步骤误操作。
当σ-ε曲线出现上述情况时，应将σ-ε曲线真实起点找到（延伸法或其他方法），σ-ε曲线的真实起点关系到真实oa段的斜率与不明显屈服材料的0.2%条件屈服点。
（二）滞弹性变形（ab）
外力持续增加，当外力超越曲线上的a点，应力和变形量的正比例关系被破坏，（图1）中ab段就成为弹性变形中的非线性阶段，ab段被称为滞弹性变形阶段。
ab段的变形依旧是弹性的，但此段时间很短，不易被观察到。
b点所对应在（图一）纵坐标轴上的应力值σA称为该材料的弹性极限，σA表示该金属材料的最大弹性，且σA值越大则该材料的刚度越大，曲线图形中的σA值为力学性能参数对比提供了依据。
工程中通常使用弹性模量、弹性极限等力学性能指标衡量金属材料的刚度和弹性性能。
（三）微塑性变形阶段（bc）
σ-ε曲线在bc段出现了连续、均匀、微小的塑性变形，试验过程中拉应力如果在bc段消失，试样仍然存在微小的变形量。
bc段同样很短，通常bc段与ab段不易被区分。
（四）出现屈服阶段（cde）
试验过程中拉应力继续增加，塑性材料试样会出现（cde）屈服阶段，曲线在c点后力值突然下降，试样发生塑性变形。
此时外力保持恒定不变但试样仍然不断发生塑性变形，这一波动范围ce段内出现了该材料的屈服点，即上屈服ReH和下屈服ReL，对于上、下屈服的定义本文不再赘述，比较几个相同的材料在同等条件下测定的上屈服ReH数值偏差较大，测得下屈服ReL数值却非常稳定，因此屈服点通常指的是材料的下屈服值。
在ce段如果出现屈服平台，那么下屈服值即为平台所对应在曲线纵坐标轴上的应力值。
如出现多个平台且都高于第一个平台，下屈服值应以第一个平台对应的应力值为准。
（图一）所示c点所对应的应力值为该材料的上屈服ReH，e点所对应的应力值为该材料的下屈服ReL。
对于没有明显屈服现象的金属材料来说，求取屈服点的方法有多种，例如图解法（适用于有明显弹性直线段的材料）;滞后环法、逐步逼近法（适用于无明显弹性直线段的材料）;力-夹头位移曲线法等。
无明显屈服现象的材料按照要求应测定规定非比例延伸强度（一般为0.2%即RP0.2）或经协定比较其规定总延伸强度（一般为0.5%即Rt0.5），RP、Rt的计算公式如下：
RP=FPA0=规定非比例延伸强度对应的力试样原始横截面积=规定非比例延伸强度
Rt=FtA0=规定总延伸强度对应的力试样原始横截面积=规定总延伸强度
RP0.2和Rt0.5的计算都与预定的引伸计（测定试样伸长的装置）标距有关。
设预定引伸计标距为χ（mm），χ与0.2%的乘积等于o点至У点之间的距离，过У点作与力-伸长曲线弹性直线段平行线，此平行线与力-伸长曲线的交点所对应的力值为该材料的0.2%条件屈服力值，即FP0.2，已知FP0.2与A0可求得RP0.2数值。
求取规定总延伸强度Rt的过程不同于求取規定非比例延伸强度RP的是：求Rt所作的平行线平行于力轴而不是平行于力-伸长曲线的弹性直线段。
屈服点是衡量材料强度的一个重要指标之一，在实际试验时，如果发现σ-ε曲线出现连续屈服现象，则应考虑试样原材料的加工工艺、轧制过程、交货状态或热处理工艺是否符合相应的标准要求。
另外，试样的内部组织结构也影响到曲线形状的异常变化，以金相试验检测判定材料内部组织结构是否出现变化。
（五）均匀塑性变形阶段（ef）
在外力没有停止的状态下试样被继续拉长，该材料在ef段出现应变硬化的现象，曲线由e 点不断上升至f点，试样发生均匀的塑性变形。