
【化】 yield strain
give in; bend; bow; knuckle under; submit; succumb; yield
【化】 yield; yielding
meet an emergency
【化】 strain
【医】 strain; straining
屈服应变(Yield Strain)是材料力学中的核心概念,指材料在受到外力作用时,从弹性变形阶段进入塑性变形阶段的临界应变值。此时材料内部晶格结构开始发生不可逆滑移,对应应力-应变曲线上的屈服点。其英文术语为Yield Strain。
弹性极限的标识
屈服应变标志着材料弹性变形能力的上限。当应变低于此值时,材料卸载后可恢复原状;超过此值则产生永久变形。例如,低碳钢的典型屈服应变约为0.2% 。
微观机制
对应材料内部晶粒间位错运动的起始点,此时晶格滑移导致宏观塑性变形。金属材料的屈服应变通常与晶粒尺寸、杂质含量相关,细晶粒材料往往具有更高屈服应变 。
设计安全边界
在机械或结构设计中,屈服应变是确定许用应力的基础。例如,压力容器标准(如ASME BPVC)要求工作应变不得超过材料屈服应变的60%,以预留安全裕度 。
材料选择依据
不同材料的屈服应变差异显著:
该参数直接影响构件抗永久变形能力的选择 。
国际标准组织(ISO)及美国材料试验协会(ASTM)通过以下规范统一测量方法:
典型参考值示例(来源:《材料科学与工程基础》,Callister著):
304不锈钢屈服应变 ≈ 0.2%
铜合金H62屈服应变 ≈ 0.5%
聚碳酸酯屈服应变 ≈ 4.5%
权威来源:
ASTM International. Standard Test Methods for Tension Testing of Metallic Materials (ASTM E8/E8M).
Courtney, T.H. Mechanical Behavior of Materials. McGraw-Hill.
ISO 6892-1:2019 Metallic materials — Tensile testing — Part 1: Method of test at room temperature.
Callister, W.D. Materials Science and Engineering: An Introduction. Wiley.
屈服应变是材料力学中的重要概念,指材料在应力达到屈服点时产生的不可逆塑性应变。以下是详细解释:
屈服应变发生在材料内部应力超过其屈服点后,此时即使外力不再增加,材料仍会持续发生塑性变形。它是弹性变形与塑性变形的分界点,标志着材料从可恢复形变转为永久形变的关键阶段。
通过拉伸试验绘制应力-应变曲线,屈服点通常定义为曲线上弹性区与塑性区的转折点。数学上可通过计算曲线上各点到弹性阶段延长线的最大垂直距离来确定。
屈服应变($varepsilon_y$)通常与屈服应力($sigma_y$)相关,公式为: $$ varepsilon_y = frac{sigma_y}{E} $$ 其中$E$为材料的弹性模量。该公式适用于理想弹塑性材料。
屈服应变综合反映了材料的塑性性能,对工程选材和结构安全性评估具有关键作用。需结合实验数据与理论模型进行具体分析。
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