屈服应力是什么

屈服应力是什么，屈服应力几种定义

1、屈服应力简单应定义

在材料拉伸或压缩过程中，当应力达到一定值时，应力有微小的增加，而应变却急剧增长的现象，称为屈服，材料的屈服应力就是指材料发生屈服时的正应力。应力去除时能产生变形的Z小应力值可作为屈服应力的简单定义。虽说这个定义对金属材料是适用的，但在高聚物的场合就不同了，因为此时弹性可逆形变与塑性不可逆形变之间的差别变得不那么明显了。

2、流体的屈服应力

流体的屈服应力是指对于某些非牛顿流体，施加的剪应力较小时流体只发生变形，不产生流动。当剪应力增大到某一定值时流体才开始流动，此时的剪应力称为该流体的屈服应力。

3、屈服应力其它描述

在某些情形下观察不到荷重-伸长曲线中的负荷降，这就需要再给出屈服应力的其他定义。有一种定义是取荷重-伸长曲线转折处两侧的切线，其交点所对应的应力值作为屈服应力。另外一种方法是取应力一应变曲线的起始部分的斜率，然后偏移一个应变量，例如2%，再按此斜率作一平行线，它与应力一应变曲线的交点定义的应力值，叫做偏移应力或检验应力，可以此定为屈服应力。

此外，屈服应力还描述为：材料在单向拉伸（或压缩）过程中，由于加工硬化，塑性流动所需的应力值随变形量增大而增大。对应于变形过程某一瞬时进行塑性流动所需的真实应力叫做该瞬时的屈服应力，亦称流动应力。如果忽略材料的加工硬化，可以认为屈服应力为一常数，并近似等于屈服极限（σs）。实际上，屈服应力是一个由形变速度、形变温度、形变程度决定的函数，且这些参数彼此相互影响，并通常与材料特性相关。

影响屈服应力的因素

细晶强化 Hall-Petch 公式

σ= σ0 + Kd^(-1/2)

σ是屈服强度，MPa

σ0是单晶的屈服强度，MPa

d 为晶粒大小

有Hall-Petch公式可见，屈服应力既受晶内的成分、组织的影响，又受晶粒尺寸、晶界组织的影响。所以，与弹性模量不同，它是一个内部因素即成分、组织敏感的力学性能；另一方面，它又与诸多外部因素如温度、变形速度和应力状态等有密切关系，而且这些关系都是材料力学性能分析和试验研究中经常要注意到的问题，所以，以下主要讨论这些外部因素对屈服应力的影响。

温度

温度升高，屈服应力下降。通常有两方面的原因：其一是随温度上升，原子热振动增大，点阵间距增加，弹性模量下降，晶格对位错运动的阻力也下降。不过，不同基体的晶体结构对温度的敏感性不同，三种常见结构的单晶体的临界分切应力与温度的关系是，体心立方结构Z敏感，密排六方次之之，面心立方Z不暾感。其二是温度上升，阻碍位错运动的因素可借热激活和原子扩散等过程得到克服。

应力状态

同一材料在不同加载方式下，有着不同的屈服应力。这是因为，从实质上看只有切应力才引起材料的塑性变形，而不同的应力状态下，材料中一点所受到的切应力分量和正应力分量的比值不同，即软性系数α不同。α愈大即切应力相对愈大的应力状态下，其有效屈服强度就愈低，反之愈高。所以，按不同加载方式如扭转，拉伸，弯曲，三向不等拉伸所得到的有效屈服强度一个比一个高。

变形速度

凡和原子扩散有关的位错运动阻力必然要受到变形速度的影响。一般说来，变形速度上升相当于温度下降，通过测试普通碳钢的屈服应力与加载速度的关系。可得在加载速度≈10N/mm2/s附近时大致相当于得到Z低和稳定的屈服应力值。所以，为了测得可比的屈服应力，标准试验方法中通常规定的加载速度应<30N/mm2/s。

屈服应力的计算测量

屈服应力是一个应力界限，应力低于它时材料具固体特性，不会流动，应力高于屈服应力时，开始流动并产生无限的形变，显示牛顿粘性。

用控制应力（CS）型流变仪测量屈服应力Z理想，用这种类型的流变仪测量时，向转子施加受控应力，当应力小于样品的屈服应力时，转子被样品“夹住”不能动，因为转子不能动，仪器便测不到有效的剪切速率，流动曲线与应力轴完全重叠，一旦应力超过屈服值，转子开始转动，应力随剪切速率而增加，流动曲线以一定斜率上升，如下图中的圆点曲线，屈服应力可精确得到。

有的金属材料的屈服点极不明显，在测量上有困难，因此为了衡量材料的屈服特性，规定产生残余塑性变形等于一定值（一般为原长度的0.2%）时的应力，称为条件屈服强度或简称屈服强度σ0.2.

反载软化现象

在塑性变形阶段，实际应力曲线上每一点的应力值，都可理解为材料在相应的变形程度下的屈服点。

如果卸载后反向加载，由拉伸改为压缩，应力与应变的关系又会产生什么样的变化呢？试验表明，反向加载时，材料的屈服应力较拉伸时的屈服应力有所降低，出现所谓反载软化现象。反向加载时屈服应力的降低量，视材料的种类及正向加载的变形程度不同而异。关于反载软化现象，有人认为可能是因为正向加载时材料中的残余应力引起的。

结构屈服应力的求法，一般借用前期固结压力求结构屈服应力，其主要方法有：Casagrande法和Schmertman法等方法。

Casagrande法就是卡萨格兰德法，由卡萨格兰德于1936年提出。先期固结压力指的是天然土层在地质历史过程中受到的Z大的有效固结压力。卡萨格兰德法因其简单易行而成为确定的普遍方法，也是规范中采用的方法，这种方法是利用 e- lgp 曲线曲率突变点来推求先期固结压力的。作图步骤为：1. 从e-logp 曲线上找出曲率半径Z小的一点A，过A点作水平线A1和切线 A2； 2.作∠1A2的平分线A3，与e-logp曲线中直线段的延长线相交于B点；3. B点所对应的有效应力就是前期固结压力 ,如图。