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標(biāo)題: 尼龍件彎曲時(shí)發(fā)生塑性變形是因?yàn)閺澢鷱?qiáng)度不夠嗎 [打印本頁]
作者: jody.jiang 時(shí)間: 2011-1-5 00:53
標(biāo)題: 尼龍件彎曲時(shí)發(fā)生塑性變形是因?yàn)閺澢鷱?qiáng)度不夠嗎
本帖最后由 jody.jiang 于 2011-1-5 01:11 編輯 . D9 H( c$ \5 L6 C A
. k/ ^/ m! i5 m" g- |! A5 ?小弟在大學(xué)里也是學(xué)機(jī)械的,，但后來讀商科以后轉(zhuǎn)做項(xiàng)目管理好幾年了,，對機(jī)械、力學(xué)方面的一些東西也已經(jīng)生疏了不少,；現(xiàn)在在做一個(gè)6Sigma黑帶項(xiàng)目,，涉及到一些力學(xué)方面的問題不太清楚，想向各位大俠請教一下,。
先說一下這個(gè)項(xiàng)目的背景：我們公司是做尼龍拉帶的（綁扎線）,，但有一款產(chǎn)品它的棘齒根部絞鏈很容易失力不能回彈（即在拉緊拉帶時(shí)，棘齒因?yàn)楸痪�上的定位齒不斷地頂起,，棘齒根部鉸鏈需彎曲一個(gè)固定的角度,，然后回彈回來；大家如果用過綁扎線,，應(yīng)該很容易理解它的工作狀態(tài)）,；經(jīng)分析，這個(gè)失力是因?yàn)殂q鏈部位在被頂起彎曲時(shí)發(fā)生了塑性變形,。
我們公司在討論這個(gè)問題的時(shí)候,，基本上都認(rèn)為這是因?yàn)榻g鏈強(qiáng)度不夠所造成的；但我覺得沒這么簡單,，好像不是強(qiáng)度這個(gè)概念,，以下是我自己的一些看法，不知道是否正確,，請大家?guī)兔Ψ治鲋刚幌拢海榱吮阌诶斫庀旅鎲栴}的描述,，大家可以參考如下的示意應(yīng)力-應(yīng)變曲線）
1.
6 x' [: ?. }1 `強(qiáng)度應(yīng)該是屬于應(yīng)力的范籌,，在塑性變形或破壞之前能承受多大的力；但在這個(gè)問題里,，我們主要應(yīng)該關(guān)心的是應(yīng)變,，即棘齒在達(dá)到固定的彎曲角度時(shí)，還未達(dá)到塑性變形的屈服點(diǎn),，至于在這個(gè)位置時(shí),，它的應(yīng)力是多大，而不是主要關(guān)心的（能達(dá)到一個(gè)基本的能彈回的值即可）,；即如圖所示,，我不關(guān)心A點(diǎn)的高度（強(qiáng)度），更關(guān)心A點(diǎn)的左右位置,，最終目地是要使A點(diǎn)處于彎曲的固定角度β右側(cè),。就如一張紙，強(qiáng)度很低,，但是可以卷起來,。所以我覺得這個(gè)不是強(qiáng)度的概念，這個(gè)看法是否正確?
2.
# U: Z- n/ R6 ]# _$ }如果不是強(qiáng)度的范籌的話,，那該用一個(gè)什么物理量來表征這個(gè)問題呢,？看起來幾個(gè)主要的物理量都不適合，比如強(qiáng)度,，剪切模量,，韌性，脆性,。
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如果沒有一個(gè)物理量直接來衡量的話,，我覺得是不是可以綜合強(qiáng)度及剪切模量來表征；即基于相同的剪切模量下,，強(qiáng)度越大越好,；或基于相同的強(qiáng)度下，剪切模量越小越好,；但單獨(dú)考慮它們兩者之一都是無意義的,。該條是否正確？
4.7 y& |! K, C- p
如果上述第三條正確,，那么剪切模量與強(qiáng)度會如下表所示共同影響最終結(jié)果,，共分八種情況，前面6條好理解,，問題在于后面兩條,，無法定性分析最終結(jié)果是怎么樣的,。
6 O7 N+ L0 `" |# M* a* ` | 剪切模量（a線的斜率） ) _5 N7 H w; \' x U5 W# x
| 強(qiáng)度（強(qiáng)度線的高低）
( `8 Q* V/ R3 Z e | 定性分析不會發(fā)生塑性變形的能力（a線與強(qiáng)度線的交點(diǎn)A向右偏離β線的距離,，越遠(yuǎn)越不會發(fā)生塑性變形） : O8 ]# `% V B- O
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那么請問7和8會出現(xiàn)什么情況,？
剪切模量和強(qiáng)度的相關(guān)關(guān)系是什么,？
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上述第4點(diǎn)只是一個(gè)定性分析時(shí)遇到問題，如果能定量分析的話還是可以算出最終結(jié)果的,，但請問一下強(qiáng)度的試驗(yàn)方法是什么,？我們試驗(yàn)室只能測它的斷裂強(qiáng)度，我查了很多書也只有介紹怎么測斷裂強(qiáng)度,；但在這里,，我關(guān)心的主要是A點(diǎn)，即發(fā)生塑性形變時(shí)的強(qiáng)度,，需要怎么樣測試呢,？
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作者: djiazi 時(shí)間: 2011-1-5 09:05
一、屈服強(qiáng)度（yield strength ）
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又稱為屈服極限 ,，常用符號δs,，是材料屈服的臨界應(yīng)力值。
�,。�1）對于屈服現(xiàn)象明顯的材料,，屈服強(qiáng)度就是屈服點(diǎn)的應(yīng)力（屈服值）；[attach]202038[/attach]
（2）對于屈服現(xiàn)象不明顯的材料,，與應(yīng)力-應(yīng)變的直線關(guān)系的極限偏差達(dá)到規(guī)定值（通常為0.2%的永久形變）時(shí)的應(yīng)力,。通常用作固體材料力學(xué)機(jī)械性質(zhì)的評價(jià)指標(biāo)，是材料的實(shí)際使用極限,。因?yàn)樵趹?yīng)力超過材料屈服極限后產(chǎn)生頸縮,，應(yīng)變增大，使材料破壞,，不能正常使用,。
當(dāng)應(yīng)力超過彈性極限后，進(jìn)入屈服階段后,，變形增加較快,，此時(shí)除了產(chǎn)生彈性變形外，還產(chǎn)生部分塑性變形,。當(dāng)應(yīng)力達(dá)到B點(diǎn)后,，塑性應(yīng)變急劇增加，應(yīng)力應(yīng)變出現(xiàn)微小波動,，這種現(xiàn)象稱為屈服,。這一階段的最大、最小應(yīng)力分別稱為上屈服點(diǎn)和下屈服點(diǎn),。由于下屈服點(diǎn)的數(shù)值較為穩(wěn)定,，因此以它作為材料抗力的指標(biāo),，稱為屈服點(diǎn)或屈服強(qiáng)度(ReL或Rp0.2)。
有些鋼材(如高碳鋼)無明顯的屈服現(xiàn)象,，通常以發(fā)生微量的塑性變形(0.2％)時(shí)的應(yīng)力作為該鋼材的屈服強(qiáng)度,，稱為條件屈服強(qiáng)度（yield strength）。
首先解釋一下材料受力變形,。材料的變形分為彈性變形（外力撤銷后可以恢復(fù)原來形狀）和塑性變形（外力撤銷后不能恢復(fù)原來形狀,，形狀發(fā)生變化，伸長或縮短）
建筑鋼材以 屈服強(qiáng)度 作為設(shè)計(jì)應(yīng)力的依據(jù),。
所謂屈服,，是指達(dá)到一定的變形應(yīng)力之后，金屬開始從彈性狀態(tài)非均勻的向彈-塑性狀態(tài)過渡,，它標(biāo)志著宏觀塑性變形的開始,。
二、屈服強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)
建設(shè)工程上常用的屈服標(biāo)準(zhǔn)有三種：
1,、比例極限 應(yīng)力-應(yīng)變曲線上符合線性關(guān)系的最高應(yīng)力,，國際上常采用σp表示，超過σp時(shí)即認(rèn)為材料開始屈服,。
2,、彈性極限 試樣加載后再卸載，以不出現(xiàn)殘留的永久變形為標(biāo)準(zhǔn),，材料能夠完全彈性恢復(fù)的最高應(yīng)力,。國際上通常以Rel表示。應(yīng)力超過Rel時(shí)即認(rèn)為材料開始屈服,。
3,、屈服強(qiáng)度 以規(guī)定發(fā)生一定的殘留變形為標(biāo)準(zhǔn)，如通常以0.2%殘留變形的應(yīng)力作為屈服強(qiáng)度,，符號為Rp0.2,。
三、影響屈服強(qiáng)度的因素
影響屈服強(qiáng)度的內(nèi)在因素有：
結(jié)合鍵,、組織,、結(jié)構(gòu)、原子本性,。如將金屬的屈服強(qiáng)度與陶瓷,、高分子材料比較可看出結(jié)合鍵的影響是根本性的。從組織結(jié)構(gòu)的影響來看,，可以有四種強(qiáng)化機(jī)制影響金屬材料的屈服強(qiáng)度,，這就是：(1)固溶強(qiáng)化；(2)形變強(qiáng)化；(3)沉淀強(qiáng)化和彌散強(qiáng)化,；(4)晶界和亞晶強(qiáng)化,。沉淀強(qiáng)化和細(xì)晶強(qiáng)化是工業(yè)合金中提高材料屈服強(qiáng)度的最常用的手段。在這幾種強(qiáng)化機(jī)制中,，前三種機(jī)制在提高材料強(qiáng)度的同時(shí)，也降低了塑性,，只有細(xì)化晶粒和亞晶,，既能提高強(qiáng)度又能增加塑性。
影響屈服強(qiáng)度的外在因素有：
溫度,、應(yīng)變速率,、應(yīng)力狀態(tài)。隨著溫度的降低與應(yīng)變速率的增高,材料的屈服強(qiáng)度升高,，尤其是體心立方金屬對溫度和應(yīng)變速率特別敏感,，這導(dǎo)致了鋼的低溫脆化。應(yīng)力狀態(tài)的影響也很重要,。雖然屈服強(qiáng)度是反映材料的內(nèi)在性能的一個(gè)本質(zhì)指標(biāo),，但應(yīng)力狀態(tài)不同，屈服強(qiáng)度值也不同,。我們通常所說的材料的屈服強(qiáng)度一般是指在單向拉伸時(shí)的屈服強(qiáng)度,。
四、屈服強(qiáng)度的工程意義
----傳統(tǒng)的強(qiáng)度設(shè)計(jì)方法,，對塑性材料,，以屈服強(qiáng)度為標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定許用應(yīng)力[σ]=σys/n,，安全系數(shù)n一般取2或更大,，對脆性材料，以抗拉強(qiáng)度為標(biāo)準(zhǔn),，規(guī)定許用應(yīng)力[σ]=σb/n,，安全系數(shù)n一般取6。
需要注意的是,，按照傳統(tǒng)的強(qiáng)度設(shè)計(jì)方法,，必然會導(dǎo)致片面追求材料的高屈服強(qiáng)度，但是隨著材料屈服強(qiáng)度的提高,，材料的抗脆斷強(qiáng)度在降低,，材料的脆斷危險(xiǎn)性增加了。
----屈服強(qiáng)度不僅有直接的使用意義,，在工程上也是材料的某些力學(xué)行為和工藝性能的大致度量,。例如材料屈服強(qiáng)度增高，對應(yīng)力腐蝕和氫脆就敏感；材料屈服強(qiáng)度低,，冷加工成型性能和焊接性能就好等等,。因此，屈服強(qiáng)度是材料性能中不可缺少的重要指標(biāo),。
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