屈服點
關(guān)注創(chuàng)建者：凱迪拉克 創(chuàng)建時間：2022-10-26
屈服點的視頻教程
ABAQUS碩士學(xué)位論文復(fù)現(xiàn)——并聯(lián)式BRB滯回性能抽象化建模方法
但傳統(tǒng) BRB 屈服后剛度較小，結(jié)構(gòu)層間位移角控制性能較弱，因此有學(xué)者提出并聯(lián)式多屈服點BRB（PDYBRB），由并聯(lián)芯板系統(tǒng)、異步傳力系統(tǒng)和復(fù)合約束系統(tǒng)組成，解決單一屈服點的傳統(tǒng) BRB 屈服后剛度較小、難以改善結(jié)構(gòu)變形集中的問題。
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ABAQUS-單軸拉伸試驗?zāi)M教程（系列）（無聲）
利用拉伸試驗得到的數(shù)據(jù)可以確定材料的彈性極限、伸長率、彈性模量、比例極限、面積縮減量、拉伸強(qiáng)度、屈服點、屈服強(qiáng)度和其它拉伸性能指標(biāo)。從高溫下進(jìn)行的拉伸試驗可以得到蠕變數(shù)據(jù)。金屬拉伸試驗的步驟可參見ASTM E-8標(biāo)準(zhǔn)。塑料拉伸試驗的方法參見ASTM D-638標(biāo)準(zhǔn)、D-2289標(biāo)準(zhǔn)（高應(yīng)變率）和D-882標(biāo)準(zhǔn)（薄片材）。
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屈服點的實例教程
很多人做有限元分析時搞不清材料的性能，本版對鋼鐵的性能加以介紹：
1.屈服點（σs）
鋼材或試樣在拉伸時，當(dāng)應(yīng)力超過彈性極限，即使應(yīng)力不再增加，而鋼材或試樣仍繼續(xù)發(fā)生明顯的塑性變形，稱此現(xiàn)象為屈服，而產(chǎn)生屈服現(xiàn)象時的最小應(yīng)力值即為屈服點。
設(shè)Ps為屈服點s處的外力，F(xiàn)o為試樣斷面積，則屈服點σs =Ps/Fo(MPa)，MPa稱為兆帕等于N（牛頓）/mm2，（MPa=106Pa，Pa：帕斯卡=N/m2）
2.屈服強(qiáng)度（σ0.2）
有的金屬材料的屈服點極不明顯，在測量上有困難，因此為了衡量材料的屈服特性，規(guī)定產(chǎn)生永久殘余塑性變形等于一定值（一般為原長度的0.2%）時的應(yīng)力，稱為條件屈服強(qiáng)度或簡稱屈服強(qiáng)度σ0.2 。
3.抗拉強(qiáng)度（σb）
材料在拉伸過程中，從開始到發(fā)生斷裂時所達(dá)到的最大應(yīng)力值。它表示鋼材抵抗斷裂的能力大小。與抗拉強(qiáng)度相應(yīng)的還有抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度等。
設(shè)Pb為材料被拉斷前達(dá)到的最大拉力，F(xiàn)o為試樣截面面積，則抗拉強(qiáng)度σb= Pb/Fo （MPa）。
4.伸長率（δs）
材料在拉斷后，其塑性伸長的長度與原試樣長度的百分比叫伸長率或延伸率。
5.屈強(qiáng)比（σs/σb）
鋼材的屈服點（屈服強(qiáng)度）與抗拉強(qiáng)度的比值，稱為屈強(qiáng)比。屈強(qiáng)比越大，結(jié)構(gòu)零件的可靠性越高，一般碳素鋼屈強(qiáng)比為0.6-0.65，低合金結(jié)構(gòu)鋼為0.65-0.75合金結(jié)構(gòu)鋼為0.84-0.86。
6.硬度
硬度表示材料抵抗硬物體壓入其表面的能力。它是金屬材料的重要性能指標(biāo)之一。一般硬度越高，耐磨性越好。常用的硬度指標(biāo)有布氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度。
⑴布氏硬度（HB）
以一定的載荷（一般3000kg）把一定大小（直徑一般為10mm）的淬硬鋼球壓入材料表面，保持一段時間，去載后，負(fù)荷與其壓痕面積之比值，即為布氏硬度值（HB），單位為公斤力/mm2 (N/mm2)。
展開 2）彈塑性階段（非線彈性階段）
當(dāng)超過比例極限σp后，應(yīng)力σ與應(yīng)變ε呈非線性關(guān)系，一直到屈服點fy。此階段，切線模量Et=dσ/dε，Et隨應(yīng)力增大而減小。當(dāng)σ=fy時，Et=0。
3）塑性階段（屈服階段）
σ=fy后，材料到達(dá)彈性段頂端，鋼材暫時不能承受更大的荷載，且伴隨產(chǎn)生很大的變形。從曲線上看，材料屈服后，有一段水平段，表示荷載或應(yīng)力不再增加，但材料的變形或應(yīng)變還會增加。水平段有微小抖動，包括上屈服點、下屈服點，通常用下屈服點作為屈服強(qiáng)度。
應(yīng)力超過比例極限σp后，任一點的變形都將包括有彈性變形和塑性變形兩部分，其中的塑性變形在卸載后不再恢復(fù)，故稱殘余變形或永久變形。
4）強(qiáng)化階段
屈服階段之后，如果變形或應(yīng)變持續(xù)增加，荷載或應(yīng)力還會提高，這個階段叫作強(qiáng)化階段。試件能承受的最大拉應(yīng)力fu為鋼材的抗拉強(qiáng)度。
在強(qiáng)化階段，材料的應(yīng)力增量與應(yīng)變增量的比值，表征了在此階段的材料性能，為切線模量。如果將這點與原點連起來，即表征材料的總應(yīng)力與總應(yīng)變的比值，叫作割線模量。
5）頸縮階段
到達(dá)曲線的頂點fu后，試件會出現(xiàn)局部橫向收縮變形，即頸縮，隨后斷裂。
在工程設(shè)計中，取fy作為強(qiáng)度極限承載力的標(biāo)志，則fu就成為材料的強(qiáng)度儲備。屈服強(qiáng)度與極限強(qiáng)度的比值即屈強(qiáng)比，是實際工程中非常重要的一個指標(biāo)。
2、高強(qiáng)度鋼的一次拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線
低碳鋼和低合金鋼有明顯的屈服點和屈服平臺。而高強(qiáng)度鋼，有較好的塑性性質(zhì)但沒有明顯的屈服點和屈服平臺，應(yīng)力應(yīng)變曲線形成一條連續(xù)曲線。對于沒有明顯屈服點的鋼材，規(guī)定永久變形為ε=0.2%時的應(yīng)力作為屈服點，有時用σ0.2表示。
因此，高強(qiáng)度鋼的應(yīng)力-應(yīng)變曲線主要包括三個階段：1）彈性；2）強(qiáng)化；3）頸縮。
展開 螺栓聯(lián)接預(yù)緊力值的選擇準(zhǔn)則
聯(lián)接類型與應(yīng)用場合
預(yù)緊應(yīng)力/屈服點①
受剪的鉸制孔螺栓聯(lián)接
拉伸載荷極小的螺栓聯(lián)接，如地腳螺栓
有因較大應(yīng)力腐蝕而斷裂之危險的螺栓聯(lián)接
0.10～0.20
有墊片的密封螺栓聯(lián)接
0.35～0.40
沒有墊片的密封螺栓聯(lián)接，此聯(lián)接承受拉伸載荷，并且必須滿足安全規(guī)范的要求
壓力容器螺栓聯(lián)接預(yù)緊力的上限
0.50～0.60
為避免振動松退或疲勞等壓緊力過小的場合
主要根據(jù)裝配中所用預(yù)緊力控制方式和螺栓是否允許拉力超過屈服點選擇預(yù)緊力
采用力矩扳手?jǐn)Q緊時的預(yù)緊力上限
0.7
螺栓強(qiáng)度或拉力在裝配時可以測量出的場合
0.85～0.95
鋼結(jié)構(gòu)螺栓聯(lián)接，聯(lián)接依靠摩擦力抵抗橫向外載荷
外載荷預(yù)先準(zhǔn)確知道，并且螺栓允許拉力超過屈服點，螺栓經(jīng)加工硬化仍有足夠韌性的場合
1.00
① 屈服點系指螺栓材料的屈服點σs。
注：文章來自網(wǎng)絡(luò)，供參考。
展開 一、鋼材機(jī)械性能
1.屈服點（σs）
鋼材或試樣在拉伸時，當(dāng)應(yīng)力超過彈性極限，即使應(yīng)力不再增加，而鋼材或試樣仍繼續(xù)發(fā)生明顯的塑性變形，稱此現(xiàn)象為屈服，而產(chǎn)生屈服現(xiàn)象時的最小應(yīng)力值即為屈服點。設(shè)Ps為屈服點s處的外力，F(xiàn)o為試樣斷面積，則屈服點σs =Ps/Fo(MPa)。
2.屈服強(qiáng)度（σ0.2）
有的金屬材料的屈服點極不明顯，在測量上有困難，因此為了衡量材料的屈服特性，規(guī)定產(chǎn)生永久殘余塑性變形等于一定值（一般為原長度的0.2%）時的應(yīng)力，稱為條件屈服強(qiáng)度或簡稱屈服強(qiáng)度σ0.2。
3.抗拉強(qiáng)度（σb）
材料在拉伸過程中，從開始到發(fā)生斷裂時所達(dá)到的最大應(yīng)力值。它表示鋼材抵抗斷裂的能力大小。與抗拉強(qiáng)度相應(yīng)的還有抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度等。設(shè)Pb為材料被拉斷前達(dá)到的最大拉力，F(xiàn)o為試樣截面面積，則抗拉強(qiáng)度σb= Pb/Fo（MPa）。
4.伸長率（δs）
材料在拉斷后，其塑性伸長的長度與原試樣長度的百分比叫伸長率或延伸率。
5.屈強(qiáng)比（σs/σb）
鋼材的屈服點（屈服強(qiáng)度）與抗拉強(qiáng)度的比值，稱為屈強(qiáng)比。屈強(qiáng)比越大，結(jié)構(gòu)零件的可靠性越高，一般碳素鋼屈強(qiáng)比為0.6-0.65，低合金結(jié)構(gòu)鋼為0.65-0.75合金結(jié)構(gòu)鋼為0.84-0.86。
6.硬度
硬度表示材料抵抗硬物體壓入其表面的能力。它是金屬材料的重要性能指標(biāo)之一。一般硬度越高，耐磨性越好。常用的硬度指標(biāo)有布氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度。
1）布氏硬度（HB）
以一定的載荷（一般3000kg）把一定大小（直徑一般為10mm）的淬硬鋼球壓入材料表面，保持一段時間，去載后，負(fù)荷與其壓痕面積之比值，即為布氏硬度值（HB）。
2）洛氏硬度（HR）
當(dāng)HB>450或者試樣過小時，不能采用布氏硬度試驗而改用洛氏硬度計量。
展開 02 強(qiáng)化是指材料在屈服后，應(yīng)力隨應(yīng)變還會增加，與此相對應(yīng)的是理想彈塑性，材料屈服后，應(yīng)力不隨應(yīng)變增加。
03 拉伸屈服點對壓縮屈服點存在影響（初始屈服影響后繼屈服）。等向模型中壓縮屈服點等于上一次最大拉應(yīng)力；隨動模型中壓縮屈服點等于兩倍屈服應(yīng)力減去上一次最大拉應(yīng)力。由此可知，隨動和等向模型定義的是材料屈服條件的變化，在材料加載后卸載再加載的情況下（多次屈服）才發(fā)揮作用。對于單調(diào)加載（不存在卸載過程），實際起作用的定義只是雙線性強(qiáng)化或者多線性強(qiáng)化。
另外，材料的屈服條件（屈服面）也有不同的描述模型。比如Tresca屈服準(zhǔn)則，Mises屈服準(zhǔn)則，D-P屈服準(zhǔn)則等。例如，對于二維應(yīng)力狀態(tài)，Mises屈服準(zhǔn)則在主應(yīng)力空間中是橢圓形；對于三維應(yīng)力狀態(tài)，Mises屈服準(zhǔn)則在主應(yīng)力空間中是圓柱形。
展開 
屈服點的最新內(nèi)容
拉伸過程中，材料在屈服點之前僅產(chǎn)生彈性變形；過了屈服點則進(jìn)入塑性階段，產(chǎn)生永久不可恢復(fù)的變形。塑料材料由于韌性較差，拉伸試驗中基本沒有明顯的屈服階段，工程設(shè)計中常以產(chǎn)生0.2%殘余應(yīng)變時的應(yīng)力作為條件屈服極限。
抗拉強(qiáng)度是材料應(yīng)力值的極限點，超過此值材料即被判定破壞失效。斷裂延伸率則是抗拉強(qiáng)度所對應(yīng)的應(yīng)變值，塑性應(yīng)變值超過斷裂延伸率時，材料同樣被視為失效。
class="ql-align-center"><strong>圖1 車架有限元模型</strong></p><p><br></p><p><strong>材料</strong></p><p><br></p><p>材料許用應(yīng)力包含拉伸、壓縮、彎曲的許用應(yīng)力，具體參考GB3811-2008以下兩種情況進(jìn)行計算：</p><p><br></p><p>（1）對于屈強(qiáng)比σs/σb<0.7，許用應(yīng)力為鋼材屈服點
車架主體采用薄板件焊接而成，因此采用殼單元來模擬，焊縫連接為將殼單元作延申相交處理，中回座圈采用六面體模擬，支腿搭接處采用MPC滑移面進(jìn)行模擬，有限元模型見圖1：
圖1 車架有限元模型
材料
材料許用應(yīng)力包含拉伸、壓縮、彎曲的許用應(yīng)力，具體參考GB3811-2008以下兩種情況進(jìn)行計算：
（1）對于屈強(qiáng)比σs/σb<0.7，許用應(yīng)力為鋼材屈服點
該材料在屈服點之前粘彈性段存在一定的差異，而屈服點之后材料存在應(yīng)變硬化的現(xiàn)象，并且在斷裂之前材料沒有出現(xiàn)類似金屬的應(yīng)力衰減現(xiàn)象。此外，低溫高速加載過程中，可以觀察到在，由于材料的局部熱軟化效應(yīng)引起的力-位移曲線明顯的下降，而其他溫度下，熱軟化效應(yīng)相對較小。
這些空間梯度是由于在具有梯度尺寸的晶粒中逐漸達(dá)到屈服點以及相應(yīng)的梯度滑動阻力而產(chǎn)生的。
CPFE結(jié)果還揭示了梯度應(yīng)力和梯度塑性應(yīng)變的非均勻空間分布，這是隨機(jī)晶粒取向和梯度晶粒尺寸共同作用的結(jié)果。
對軌道梁（H型鋼）的變形破壞有三種：1、截面變形破壞即隨著受力變大，截面自內(nèi)向外達(dá)到材料屈服點，發(fā)生強(qiáng)度破壞；2、整體失穩(wěn)構(gòu)件在受力情況下突然偏離原來受力變形位置，即為整體失穩(wěn)；3、局部失穩(wěn)即在載荷作用下，構(gòu)件出現(xiàn)波浪形失穩(wěn)。
本實例據(jù)現(xiàn)場反饋應(yīng)為第三種形式。
如下圖所示：紅色雙曲線方程由Neuber法則確定；綠色直線由材料本構(gòu)確定；
其中：綠色線方程由材料屈服強(qiáng)度點和材料抗拉強(qiáng)度點確定。
1、? 屈服點的應(yīng)變值由胡克定律利用確定：
2、? 抗拉點的應(yīng)變值使用材料斷裂延伸率()等效：:材料斷裂延伸率
3. 根據(jù)材料屬性 b、k可求得，則可以由估計 換算。
說明：本次內(nèi)容參考曹金鳳、 石亦平老師所著的《ABAQUS有限元分析常見問題解答》 ；
1、 常見問題1：彈塑性分析
1) 彈塑性材料的特性：在加載初期，彈塑性材料表現(xiàn)為彈性，但當(dāng)應(yīng)力達(dá)到某一臨界值（如屈服點）后，應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系開始變得非線性，卸載后會留下永久的塑性變形。
(6) mat_187 / mat_samp-1.用于聚合物的半解析材料模型，將拉伸、剪切、壓縮和雙向拉伸四個屈服實驗點擬合得到屈服面，支持隱式和顯式，粘塑性沿松比隨塑性應(yīng)變改變，失效應(yīng)變隨著應(yīng)變率變化，隨應(yīng)力狀態(tài)改變。
圖1中的Y點稱之為屈服點，對應(yīng)的強(qiáng)度為拉伸屈服強(qiáng)度，試片在出現(xiàn)屈服之前發(fā)生的斷裂稱為脆性斷裂，這種情況下，試片斷裂前只發(fā)生很小的變形（圖中的OA段），試樣并沒有明顯的變化，斷裂面一般與拉伸方向相垂直，斷裂面也很光滑。
