真实应力与应变

同时,看到工程应力与应变

在材料科学与工程领域，了解材料在外力作用下如何变形对结构部件的设计和优化至关重要。用来描述材料变形行为的两个基本概念是真应力和真应变。在这篇文章中，我们深入探讨了真应力和真应变的定义、意义和应用，揭示了它们在表征材料行为中的作用。

真实应力定义

真应力是在变形材料的任何给定点上单位面积上施加的力的量度。与工程应力考虑的是试样的原始截面积不同，真应力考虑的是随着材料变形而变化的瞬时截面积。计算真应力的公式为:

真应力=力/瞬时横截面积

随着材料的变形和变薄，真正的应力增加，因为实际承受力的面积减少。真正的应力提供了一个更准确的表示材料的抗变形，因为它说明了在过程中横截面积的变化。

真实应力(ø)使用试样在任何给定点的瞬时或实际面积，而不是工程值中使用的原始面积。

真正的应变

真应变是材料相对于其原始长度所经历的变形或伸长的量度。与真应力类似，真应变考虑的是材料的瞬时长度，而不是原始长度。表示为最终长度(l_f)与原始长度(l_0)之比的自然对数:

真实应变= ln(l_f / l_0)

真正的应变提供了一个更精确的描述材料的延伸率，特别是当它经历显著的变形。它解释了材料拉伸时长度的变化，并为其在外力作用下的行为提供了有价值的见解。

真应变(e)定义为试样单位长度的瞬时伸长率。

真应力与真应变的关系

真应力和真应变之间的关系，即流动曲线可以用幂律表示:

其中K为强度系数，n为应变硬化指数。

True与工程应力-应变关系

对于给定的载荷和伸长率值，真实应力大于Engg。压力，而真实应变小于Engg。应变。真实值与工程值之间的关系由公式给出:

意义与应用:

1. 材料表征:真应力和真应变在表征材料的力学性能方面起着至关重要的作用。通过使用真应力和真应变值绘制应力-应变曲线，工程师和研究人员可以分析材料的行为，包括其屈服强度、延展性和极限抗拉强度。这些特性对于设计结构和预测材料在实际应用中的性能至关重要。

2. 成形和制造工艺:在金属加工和塑性变形等行业中，了解真实应力和真实应变对于优化成形和制造工艺至关重要。这些过程涉及使材料受到外力和变形，并且对其行为的准确预测是确保产品质量和减少浪费所必需的。

3. 有限元分析:在计算模拟中使用真实应力和真实应变数据，例如有限元分析(FEA)，以模拟和预测材料在各种加载条件下的行为。有限元分析帮助工程师评估组件的结构完整性、性能和耐久性，使他们能够做出明智的设计决策。

4. 材料测试和研究:在实验室和研究设施中，真正的应力和真正的应变测量是通过专门的设备获得的，如拉伸试验机。这些测量用于验证理论模型，研究材料在不同条件下的行为，并开发具有改进性能的新材料。

结论:

真应力和真应变是理解材料变形行为的基本概念。通过考虑变形过程中横截面积和瞬时长度的变化，真应力和真应变提供了材料对外力响应的准确表示。它们在材料表征、制造工艺、计算模拟和研究方面的应用使它们成为工程师和研究人员寻求优化设计、提高性能和开发新材料的重要工具。