什么是屈服強度和拉伸強度?
要說這兩個概念,先從材料是如何被破壞的說起。任何材料在受到不斷增大或者持續(xù)恒定或者持續(xù)交變的外力作用下,終會超過某個極限而被破壞。對材料造成破壞的外力種類很多,比如拉力、壓力、剪切力、扭力等。
屈服強度和拉伸強度這兩個強度,僅僅是針對拉力而言。這兩個強度是通過拉伸試驗得出的,是通過拉力試驗機(一般是試驗機,可以進(jìn)行各種拉和壓以及彎曲的試驗),用規(guī)定的恒定的加荷速率(就是單位時間內(nèi)拉力的增加量),對材料進(jìn)行持續(xù)拉伸,直到斷裂或達(dá)到規(guī)定的破壞程度(比如有些對接焊縫強度試驗可以不拉斷),這個造成材料終破壞的力,就是該材料的抗拉極限載荷。
拉伸極限載荷是一個力的表述,單位為牛頓(n),因為牛頓是一個很小的單位,所以,大部分情況下用千牛(kn)的比較多。因為各種材料大小不一,所以拉伸極限載荷很難評判材料的強度。
用拉伸極限載荷除以實驗材料的截面積,就得到單位面積的拉伸極限載荷。單位面積上受的力,這是一個強度的表述,單位是帕斯卡(pa),同樣,帕斯卡是一個極小的單位,一般都用兆帕(mpa)來表述。所以,拉伸極限載荷與實驗材料的截面積之比,就是拉伸強度。拉伸強度是材料單位面積上所能承受外力作用的極限。超過這個極限,材料將被解離性破壞。
什么是屈服強度?
屈服強度僅針對具有彈性材料而言,無彈性的材料沒有屈服強度。比如各類金屬材料、塑料、橡膠等等,都有彈性,都有屈服強度。而玻璃、陶瓷、磚石等等,一般沒有彈性,這類材料就算有彈性,也微乎其微,所以,沒有屈服強度一說。
彈性材料受到恒定持續(xù)增大的外力作用下,直到斷裂。發(fā)生了怎樣的變化?
首先,材料在外力作用下,發(fā)生彈性形變,遵循胡克定律。什么叫彈性形變呢?就是外力消除,材料會恢復(fù)原來的尺寸和形狀。當(dāng)外力繼續(xù)增大,到一定的數(shù)值之后,材料會進(jìn)入塑性形變期。材料一旦進(jìn)入塑性形變,當(dāng)外力,材料的原尺寸和形狀不可恢復(fù)!
而這個造成兩種形變的的臨界點的強度,就是材料的屈服強度!對應(yīng)施加的拉力而言,這個臨界點的拉力值,叫屈服點。從晶體角度來說,只有拉力超過屈服點,材料的晶體結(jié)合才開始被破壞!材料的破壞,是從屈服點就已經(jīng)開始,而不是從斷裂的時候開始的!
需要注意的是:塑料的屈服強度可能小于拉伸強度,也可能等于拉伸強度。而不像金屬材料那樣一定小于拉伸強度。