低碳钢受拉时的应力应-变图(表示应力和应变关系的曲线图叫应力-应变图):
图1:应力-应变图
从图中可以分为四个阶段:
▪弹性阶段Ob:
在Ob阶段内材料的变形属于弹性变形,满足胡克定律σ=Eε
σp为比例极限,σe为弹性极限,b点是弹性阶段最高点。
▪屈服阶段bc
当应力值超过b点后,试件的荷载基本不变而变形急剧增加,这种现象称为屈服。σs为屈服极限,c点为屈服极限。
▪强化阶段ce
过了屈服阶段后,材料又恢复了抵抗变形的能力,要继续增加应力才能使试件继续变形,这种现象称为材料的强化。σb为强度极限,e点是强化阶段的最高点。
▪颈缩阶段ef
加载应力过了e点后,试件某一段内的横截面面积出现显著收缩直至被拉断,这种现象称为颈缩。
屈服现象不明显的材料的应力-应变图:
图2:应力-应变图
对于有屈服现象明显的材料(如低碳钢,应力-应变图如图1),其屈服强度就是屈服点的应力值;
对于屈服现象不明显的材料(如高碳钢,应力-应变图如图2),规定其屈服强度为产生0.2%残余形变的应力值,又称条件屈服极限。
定义:
屈服强度(yield strength)是金属材料发生屈服现象时的屈服极限。
对于无明显屈服现象出现的金属材料,规定以产生0.2%残余变形的应力值作为其屈服强度,又称条件屈服极限。
常用符号σs,是材料屈服的临界应力值。
意义:
建筑学建筑钢材以 屈服强度 作为设计应力的依据,进行承载力计算,屈服强度是材料力学领域一项重要指标
屈服强度通常用作固体材料力学机械性质的评价指标,是材料的实际使用极限。因为在应力超过材料屈服极限后产生塑性变形,应变急剧增大,使材料失效,不能正常使用。
注意事项:传统的强度设计方法,对塑性材料,以屈服强度为标准,规定许用应力[σ]=σys/n,安全系数n因场合不同可从1.1到2或更大,对脆性材料,以抗拉强度为标准,规定许用应力[σ]=σb/n,安全系数n一般取6。
需要注意的是,按照传统的强度设计方法,必然会导致片面追求材料的高屈服强度,但是随着材料屈服强度的提高,材料的抗脆断强度在降低,材料的脆断危险性增加了。
屈服强度不仅有直接的使用意义,在工程上也是材料的某些力学行为和工艺性能的大致度量