屈服強(qiáng)度的計(jì)算方法
來源：天氏庫力 發(fā)布日期
2018-07-09 瀏覽：
屈服強(qiáng)度是工程材料中常用來代表產(chǎn)品性能的重要指標(biāo)，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，也就是抵抗微量塑性變形的應(yīng)力，通俗點(diǎn)講就是每種產(chǎn)品都存在一個(gè)極限破壞值，當(dāng)產(chǎn)品受到大于此極限的外力作用，將會(huì)使其永久失效，沒法恢復(fù)。這個(gè)壓強(qiáng)就叫做屈服強(qiáng)度。那么屈服強(qiáng)度是如何計(jì)算的呢？本文將為大家作一個(gè)詳細(xì)介紹：
總體上屈服強(qiáng)度的計(jì)算方法：屈服強(qiáng)度=屈服時(shí)載荷/試樣的面積。
工程上采用規(guī)定一定的殘留變形量的方法，確定屈服強(qiáng)度，常用的標(biāo)準(zhǔn)有三種：
第一種是比例極限，應(yīng)力-應(yīng)變曲線上符合線性關(guān)系的最高應(yīng)力值，用σP表示，超過σP時(shí)，即認(rèn)為材料開始屈服；第二種是彈性極限，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)力值，用σd表示，超過σd時(shí)，即認(rèn)為材料開始屈服；第三種是屈服強(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，用σ0.2或σys表示。
上述定義都是以殘留變形為依據(jù)的，彼此區(qū)別在于規(guī)定的殘留變形量不同。現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)將屈服強(qiáng)度規(guī)范為下列三種情況。
（1）規(guī)定非比例伸長應(yīng)力（σP） 試樣在加載過程中，標(biāo)距長度內(nèi)的非比例伸長量達(dá)到規(guī)定值（以％表示）的應(yīng)力，如σP0.01，σP0.05等。
σP通常用圖解法測(cè)定，對(duì)有明顯彈性直線段的材料，可利用自動(dòng)記錄的載荷-伸長（P-ΔL）曲線。自彈性直線段與伸長軸的交點(diǎn)O起，截取一相應(yīng)于規(guī)定非比例伸長的線段OC（OC＝nLeεp，其中n為拉伸圖放大倍數(shù)，Le為引伸計(jì)標(biāo)距，εp為規(guī)定的非比例伸長率），過C點(diǎn)作彈性直線段的平行線CA，交曲線于A點(diǎn)，A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的載荷Pp即為所測(cè)定的非比例伸長載荷，規(guī)定非比例伸長應(yīng)力由下式計(jì)算：
σP ＝Pp／S0
（2）規(guī)定殘余伸長應(yīng)力（σr） 試樣卸載后，其標(biāo)距部分的殘余伸長達(dá)到規(guī)定比例時(shí)的應(yīng)力，常用的為σr0.2，即規(guī)定殘余伸長率為0.2％時(shí)的應(yīng)力值。
測(cè)定σr通常用卸載法，即當(dāng)卸載后所得殘余伸長為規(guī)定殘余伸長載荷Pr，規(guī)定殘余伸長應(yīng)力由下式計(jì)算：
σr＝Pr／S0
（3）規(guī)定總伸長應(yīng)力（σt） 試樣標(biāo)距部分的總伸長（彈性伸長與塑性伸長之和）達(dá)到規(guī)定比例時(shí)的應(yīng)力。應(yīng)用較多的規(guī)定總伸長率為0.5％、0.6％和0.7％，相應(yīng)地，規(guī)定總伸長應(yīng)力分別記為σt 0.5，σt 0.6和σt 0.7。
測(cè)定σt也用圖解法，操作與測(cè)定σP相同，拉伸圖橫軸放大倍數(shù)不小于50倍。在P-ΔL曲線上，自曲線原點(diǎn)O起，截取相應(yīng)于規(guī)定總伸長的線段OE（OE＝n·Le·εt，式中εt為規(guī)定總伸長率)，過E點(diǎn)作縱軸平行線EA交曲線于A點(diǎn)，A點(diǎn)對(duì)應(yīng)的載荷即為規(guī)定總伸長的載荷，規(guī)定總伸長應(yīng)力由下式計(jì)算：
σt＝Pt／S0
在上述屈服強(qiáng)度的測(cè)定中，σP和σt是在試樣加載時(shí)直接從應(yīng)力-應(yīng)變（載荷-位移）曲線上測(cè)量的，而σr則要求卸載測(cè)量。由于卸載法測(cè)定殘余伸長應(yīng)力σr比較困難，而且效率低，所以，在材料屈服抗力評(píng)定中，更趨于采用σP和σt。σt在測(cè)試上又比σP方便，而且不失σP表征材料屈服特征的能力，所以，可以用σt，代替σP，尤其在大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)中，采用σt的測(cè)定方法，可以提高效率。
對(duì)于不連續(xù)屈服即具有明顯屈服點(diǎn)的材料，其應(yīng)力-應(yīng)變曲線上的屈服平臺(tái)就是材料屈服變形的標(biāo)志，因此，屈服平臺(tái)對(duì)應(yīng)的應(yīng)力值就是這類材料的屈服強(qiáng)度，記作σys按下式計(jì)算：
σys＝Py／S0
式中 Py——為物理屈服時(shí)的載荷或下屈服點(diǎn)對(duì)應(yīng)的載荷。
屈服強(qiáng)度是應(yīng)用最廣的一個(gè)性能指標(biāo)。因?yàn)槿魏螜C(jī)械零件在工作過程中，都不允許發(fā)生過量的塑性變形，所以，機(jī)械設(shè)計(jì)中，把屈服強(qiáng)度作為強(qiáng)度設(shè)計(jì)和選材的依據(jù)。
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