拉伸试验得到的应力应变,通常是指工程应力和工程应变,用于计算应力应变的横截面积和长度,是未变形的初始横截面积和初始长度(便于测量)。与之对应的,还有真应力和真应变,用于计算应力应变的横截面积和长度,是变形后的横截面积和长度。
在应力低于比例极限的情况下,应力σ与应变ε成正比,即σ=Εε;式中E为常数,称为弹性模量或杨氏模量,是正应力与正应变的比值,弹性模量的单位与应力的单位相同。剪切模量的定义与之类似,是切应力与切应变的比值。
金属的应力应变曲线,通常分为四个阶段:
弹性阶段、屈服阶段、应变硬化阶段和颈缩断裂阶段。
屈服强度
材料的屈服强度,是指材料开始发生塑性变形时所对应的应力。由于不同材料应力应变曲线变化各异,通常很难确定在多大的应力下,材料开始屈服。实际应用中,也会用到以下几种定义屈服点的方式:
弹性极限(Elastic Limit)The lowest stress at which permanentdeformation can be measured. 能检测到塑性变形的小应力。
比例极限(Proportional Limit)The point at which the stress-straincurve becomes nonlinear.应力-应变曲线开始出现非线性的应力。很多金属材料的弹性极限和比例极限几乎是一样的。
偏移屈服点(Offset Yield Point 或 ProofStress)有些材料的应力应变曲线,弹性阶段和塑性阶段之间没有明显的分界点。可以采用某个指定的很小的塑性应变,通常是0.2%,对应的应力作为屈服点。
延展性(Ductile)和脆性(Brittle)
根据材料的力学行为,可以大致将材料分为两类:延展性材料和脆性材料。
钢和铝通常属于延展性材料;玻璃、陶瓷、混凝土和铸铁,通常属于脆性材料。
拉伸试验中,延展性材料在发生断裂前,通常会经历较大的塑性变形;而脆性材料在受到拉伸时,几乎不存在屈服阶段,应力超过弹性极限后很快就会断掉。