了解3种抗拉强度

抗拉强度是任何建筑材料中最基本的属性之一。这种机械性能经常用于评估材料在各种工程应用中的适用性。抗拉强度值通常被输入到各种公式，计算和计算机软件中，以帮助预测不同类型的装载下结构构件的行为。由于其重要性，此属性通常在材料规范文件中明确说明。

测试材料的抗拉强度

用于确定材料的拉伸强度的最流行的方法之一是拉伸试验（也称为拉力试验）。在此过程中，将圆柱形试样加载到机器中它在一端抓住它，并在另一端施加一个轴向拉力。然后机器以标准的速率缓慢而连续地拉伸试样，直到失败．由于施加的拉伸引起的试样中的相反力被记录并绘制在施加的图表上伸长．

钢样本的所得力伸长率图​​（或应力 - 应变图）显示了三个不同的区域代表三种不同类型的拉伸强度：产率，终极和断裂强度。在本文中，我们将详细讨论这三个拉伸强度参数，以了解如何在工程应用中应用它们。

抗拉强度#1：屈服强度

的屈服强度定义为一种材料在不经历永久变形的情况下能够承受的最大应力变形．(重音在本文中有更详细的讨论为什么理解应力集中系数(Kt)在评估金属结构腐蚀时很重要。）可以观察到屈服强度的值作为应力 - 应变图的线性部分的终点。

当样品在测试的初始阶段中伸长时，应力 - 应变图的初始斜率是线性的，即，材料中的应力与所施加的应变成比例。该第一阶段被称为线性弹性区域，因为材料仍然obeys胡克定律. 在这一点上，可以说材料具有弹性。因此，如果检测载荷被移除，则预计样本将弹回其原始形状和长度．

当机器继续拉长试样时，金属被拉伸到超出其恢复原来长度的能力。换句话说，材料已经屈服，此时的应力值称为屈服强度。

抗拉强度#2：极限强度

的极限抗拉强度（UTS）或简单地，最终的强度被定义为材料在失败之前能够承受的最大应力。在材料收率之后，它进入塑料区域。在该阶段，材料被拉伸到永久性地变形的点，即，当载荷被移除时，试样不会返回其原始形状和长度。一个良好的类比是一个过度的春天。

在塑性区域，当受试者以非线性方式抵抗伸长时，反作用力继续增加。这种材料的明显强化是由于一种称为应变硬化（也称为工作硬化）。在菌株硬化期间，晶体结构在材料内部，微观结构会发生永久性变化错位和重排。(了解更多关于晶体结构《金属的晶体结构》．)

结果，试样应变硬化到一个最大值，之后电阻或应变减小。这个最大应力的值称为极限抗拉强度。

极限抗拉强度是许多工程建筑和桥梁设计分析中的一个重要参数。在大多数韧性材料，其极限强度通常比报道的屈服强度高1.5 - 2.0倍左右。

抗拉强度#3：断裂强度

的断裂强度，也称为断裂强度，是断裂点的应力值。在抗拉强度试验中，它是试样分离成两个不同部分时的应力值。

在延性材料中，如钢，一旦达到极限强度的值，反作用力在材料中逐渐下降，继续延伸。这种阻力的下降是由于试验对象在断裂前不久发生颈缩。

在颈缩过程中，金属的局部横截面积显著减小，形成“V”形或“颈”形。更进一步塑性变形由于颈部出现连续伸长。当对受试者施加足够的应变时，颈部最终成为断裂位置。

韧性与脆性行为

应力 - 应变图示和本文中定义的不同类型的拉伸强度与延性材料有关。这是故意进行的，因为延性材料最能说明产率，最终和断裂强度之间的区别。

脆材料，例如铸铁但是，砌体和玻璃，略微不同。一个脆性断裂在脆性材料中，断裂是相对突然的，即断裂前横截面或伸长率通常没有明显变化。

大多数脆性材料没有明确的屈服点，也没有菌株硬化。因此，它们的最终强度和裂缝强度是相同的。脆性材料的应力 - 应变图主要是线性的。在图中也显而易见，脆性材料没有表现出塑性变形行为，并且在材料基本弹性时失效。

脆性材料区别于延性材料的另一个特征是，在断裂过程中，横截面积很少或没有减少。换句话说，颈部并没有形成。因此，两个损坏的部件可以重新组装，以产生与原始部件相同的形状。(喜欢这篇文章吗?你可能想看看如何开始材料科学家的职业生涯．)

结论

材料的屈服强度、极限强度和断裂强度是重要的工程特性，有助于确定部件在承受各种施加荷载时的性能。这些强度的值取决于若干因素，包括材料类型，温度，分子结构和化学组成。

屈服强度、极限强度和断裂强度在韧性材料的应力-应变图中很容易识别。另一方面，脆性材料仅表现出断裂强度。这两种行为之间的区别在工程应用中至关重要，因为材料的延性和脆性会对设计和分析过程产生深远影响。