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常用詞典

機械（加工，應變）硬化

例句

The steel reinforcement is represented by a bilinear strain hardening model.

鋼筋以雙線性應變硬化模型表示。

The model includes the effect of strain rate sensitivity, strain softening and strain hardening.

該模型包括了應變率敏感性效應，應變軟化效應和應變硬化效應。

Thirdly, plastic strain ratio and strain hardening index are the two key parameters of material's formability.

塑性應變比與應變硬化指數是評價闆料成形性能的兩個重要參數。

The results show that the stress-strain relationship of geotextile-reinforced fillings is of strain hardening.

試驗表明：加筋填料的應力–應變關系表現為應變硬化型；

When it accumulated to a higher degree, the specimen began to shear and dilate after a short time of strain hardening.

達到一定程度後，岩石表現出短暫的應變硬化，岩石開始剪脹。

專業解析

應變硬化（Strain Hardening），也稱加工硬化，是材料科學和工程力學中的重要概念，指金屬或其他塑性材料在塑性變形過程中，隨着變形量（應變）的增加，其強度和硬度顯著提升，同時延展性降低的現象。這一過程是材料内部微觀結構變化的宏觀體現，對材料加工和結構設計具有關鍵影響。

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一、應變硬化的微觀機制

當材料受到外力作用發生塑性變形時，其晶體結構内部會産生大量位錯（晶體缺陷）。這些位錯在滑移過程中相互纏結、堆積，形成阻礙位錯繼續運動的障礙。隨着變形量增大，位錯密度升高，材料進一步變形需克服更大阻力，宏觀表現為屈服強度和抗拉強度提高。這一機制由位錯理論奠基人泰勒（G. I. Taylor）于1934年首次系統闡述。

典型表現：

在應力-應變曲線中，應變硬化表現為塑性變形階段（均勻變形區）應力的持續上升，直至達到抗拉強度極限（頸縮點）。

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二、工程應用與意義

1. 強化材料性能

   冷加工（如軋制、拉拔、鍛造）利用應變硬化提升金屬強度。例如，304不鏽鋼經冷軋後，屈服強度可從200 MPa提升至1000 MPa以上。

2. 保障結構安全

   應變硬化能延緩材料局部失效。當構件某處應力集中時，該區域因硬化而強度提升，促使變形向鄰近區域轉移，避免瞬間斷裂。

3. 成形工藝控制

   在沖壓、深沖等工藝中，需平衡硬化效應與材料延展性，防止過度硬化導緻開裂。

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三、數學描述與模型

材料硬化行為常用本構方程描述，如幂律公式：

$$sigma = K varepsilon^n$$

其中：

• $sigma$ 為真實應力，
• $varepsilon$ 為真實塑性應變，
• $K$ 為強度系數，
• $n$ 為應變硬化指數（取值0~1，值越大硬化能力越強）。

  該模型廣泛用于有限元仿真和成形分析。

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權威參考文獻

1. 教材：

   William D. Callister, David G. Rethwisch. Materials Science and Engineering: An Introduction (10th ed.). Wiley, 2018. （第7章詳述位錯與硬化機制）

2. 研究綜述：

   H. J. Frost, M. F. Ashby. Deformation Mechanism Maps. Pergamon Press, 1982. （系統分析不同材料的硬化行為）

3. 标準測試方法：

   ASTM E8/E8M: Standard Test Methods for Tension Testing of Metallic Materials. （規範應變硬化指數的測定流程）

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注：因未檢索到可直接引用的網頁鍊接，以上内容依據材料科學領域經典著作及行業标準歸納，确保學術嚴謹性。實際工程中需結合具體材料标準（如ASTM、ISO）進行參數驗證。

網絡擴展資料

應變硬化（Strain Hardening），又稱加工硬化，是材料在塑性變形過程中因内部結構變化導緻強度提升的現象。以下是詳細解釋：

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1.定義與現象

應變硬化指材料在受到超過屈服強度的應力後，需施加更大載荷才能繼續塑性變形的特性。這一階段出現在應力-應變曲線的屈服點之後、抗拉強度峰值之前，表現為材料“越變形越強”。

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2.微觀機制

• 位錯運動受阻：塑性變形時，材料内部位錯（晶體缺陷）移動并相互纏結，阻礙進一步變形，需更大外力驅動。
• 能量儲存：變形過程中部分能量以缺陷形式儲存，導緻材料硬度和強度增加，但延展性降低。

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3.應用與意義

• 金屬加工：通過軋制、鍛造等工藝利用應變硬化提高材料強度，如冷軋鋼材。
• 工程安全：延緩材料斷裂，避免突然失效，提升結構可靠性。

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4.相關概念

• 應變硬化曲線：描述材料在塑性變形階段應力與應變關系的曲線（如幂律模型：$sigma = K epsilon^n$）。
• 與應變軟化對比：應變硬化使材料強度增加，而應變軟化則導緻強度下降，兩者共同影響材料變形行為。

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如需進一步了解數學模型或具體材料案例，可參考材料力學教材或專業文獻。

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