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嘉峪檢測網 2024-11-26 18:02
以下是拉伸試驗的整個過程，緩慢拉動一個材料試樣，直至其發生斷裂。此時獲得的結果就是整個試驗的應力-應變曲線圖。
單軸拉伸試驗
應力-應變曲線
那么上述曲線是真實應力-應變曲線還是工程應力-應變曲線呢？先說答案：是工程應力-應變曲線。
【1】真實/工程應力-應變的區別
真實應力和工程應力的主要區別是：
是否考慮材料受載之后截面的變化。真實應力考慮截面面積的變化，為實際變化過程中的截面面積A1；工程應力則不考慮截面面積的變化，為初始截面面積A0。
材料力學中應力定義為：為力除以面積，即單位面積上的內力。
由于區別在于是否考慮面積的變化，所以兩者去應力-應變曲線不同。
【2】工程應力-應變
工程應力-不考慮材料受載之后截面的變化。
工程應力：施加的外力除以樣件最初的受力面積，也稱為名義應力。何為名義，是提前假定結構的橫截面面積在外部荷載作用下不會發生變化，也即不考慮泊松效應基于原結構尺寸，所以稱之為名義應力。
工程應變：樣件的伸長變化量除以初始的樣件的長度，也稱為名義應變。
優點：測試時容易計算和使用；也可以為計算彈性模量、屈服強度、抗拉強度等材料強度提供參量。
缺點：忽略了樣品在試驗過程中的實際尺寸變化導致掩蓋了材料的應變強化效應。工程上用到的應力應變關系是不適用的，因為它描述的是材料在靜態下的力學行為，比如汽車碰撞是一個瞬態過程材料的應變率變化很大。材料在動載荷下的力學行為和靜態情況下有很大的區別 。因此獲取材料在不同應變率下的真實應力應變曲線是汽車碰撞模擬的一個關鍵。
【3】真實應力-應變
真實應力-考慮材料受載之后截面的變化。
真實應力：施加的外力除以樣件真實的受力面積（處于受力狀態下的部件，隨時間的變化，原始的截面（A0）會隨載荷的增加而變小）。
真實應變：微小材料元素承受應力時所產生的變形強度的疊加量。假定樣件初始長度為L0，最終長度為L1，樣件中間經歷的過程的長度為L01，L02…Ln-1 ,Ln，真實的應變是每一微小步應變之和，即：
以上真實應力、真實應變公式將頸縮出現之前的工程應力－應變計算轉換為真應力－應變，因為在頸縮形成之前，整個試樣上的變形是均勻的。而在頸縮形成之后，所有后續變形都發生在頸縮區域，頸部橫截面積逐漸減小，應變在試樣長度方向不均勻分布，導致試樣局部真應力與真應變不斷增大，直至試樣失效。由此，采用上式計算大應變下的真應力－應變曲線是沒有意義的。
【4】數字圖像技術修正
圖像處理技術是未來重要的一個發展方向，其中，數字圖像相關是一種借助于對相機拍攝的物體變形前后的表面圖像進行計算，分析灰度信息相關性，獲取被測物體力學性能，直接提供亞像素精度全場位移和全場應變的技術。
對于扁平拉伸試樣，任意時間真應力的定義為對應時間的拉力除以對應時間的受力面積，即：
式中：σＴ（ｔ）為 ｔ 時間試樣真應力；Ａ（ｔ）為 ｔ 時間試樣橫截面積；ｗ（ ｔ） 為 ｔ 時間試樣寬度；ｈ（ ｔ） 為 ｔ 時間試樣厚度。
如下圖所示，在試樣拉伸標段內任意取一個截面Ａ-Ａ，在截面上下取微段 ｄｌ（０），則初始時刻所選微段的體積 Ｖ（０）為：
圖 試樣標段
假設試樣任意一個截面厚度的變形是均勻的，由于塑性變形過程中材料體積不變，因此 ｔ 時間微段的體積 Ｖ（ｔ）為：
式中：ｄｌ（ｔ）為試樣拉伸變形過程 ｔ 時間微段的長度。
試樣截面處橫截面積 Ａ（ｔ）為：
將上式帶入σＴ（ｔ），得到試樣截面處 ｔ 時間真應力為：
來源：Internet
