【原创】应变速率、静水压力、温度对材料屈服强度及模式的影响

chunyu

（1）题外话
     表征一种材料的性能需要很多参数，譬如杨氏模量，屈服强度，软化温度，冲击强度等等。在工程设计中，一般只有应力--应变数据（完整的曲线，模两，屈服强度）才得以实际应用，而像有（无）缺口冲击强度，球压痕硬度等参数只是用来在不同的材料中进行简单的定性对比而已，在有限元计算中并不应用。这是因为，这些参量并不能表征材料的基本性能，他们完全可以由材料的应力应变关系确定。但是，这些参数的测试方法虽然简单，但其中的力学关系却比较复杂，既牵涉了动力学问题，也牵涉了大变形（包括大塑性形变）问题，而材料本身力学特征也受加载速率、静水压力等因素影响，因此从应力应变曲线计算这些参数，具有一定的难度，但其潜在的应用价值也不难想象。下面仅就应变速率、静水压力、温度三个因素对材料屈服强度及失效模式的影响做一简单介绍，材料主要是塑料和聚合物基复合材料。
     

chunyu

（2）应变速率的影响
应变速率影响材料的屈服强度和失效模式（塑性？脆性？）。应变速率大，屈服强度升高，材料也会从塑性失效向脆性失效转变。应变速率和失效强度有如下关系：
   S=B1+B2.ln(r),r是应变速率，B1,B2是常数
在有限元软件（ansys,abaqus,ls-dyna)中，一般都提供率相关材料模型。对撞击计算，如果条件许可，自然应该尽量采用这种材料模型。回到材料的冲击强度试验，显然对其进行模拟计算时也应考虑应变速率对屈服强度和断裂模式的影响。

chunyu

（3）静水压力的影响
在进行缺口冲击实验时，缺口附近的净水压力（S1+S2+S3)/3很大，静水压力增大，屈服强度增大，材料破坏向脆性模式（断裂应变低，塑性形变小）转变，因此在测量冲击强度时，一般只会观察到脆性断裂。至于静水压力对应以应变曲线如何影响，希望各位能一起参与讨论，这个问题并没有得到完善的解决。

lyq37

hydrostatic stress (first invariant of stress tensor) does not affect the von Mises stress, for stress-strain curve from a uniaxial test you can expect that the hydrostatic stress do not affect the "shape" of the curve, but it will affect the fracture/failure strain, if my memory serves me right, under high(compressive) hydrostatic stress(or say pressure), even marble becomes ductile! A lot of failure/frature/damage models take the effects of hydrostatic stress into account.
  
just my two cents input.

chunyu

在大静水压力作用下，塑料表现出脆性。大理石我不清楚。

chunyu

找了一篇文章，值得看一下。

chunyu

接上

chunyu

静水压强对材料的破坏模式影响目前研究的并不成熟，只有一些统计型的模型。例如：
S1-v(S2+S3)=X(T)/(S1+S2+S3) +Y(T)
S1,S2,S3--主应力
v---泊松比
X(T),Y(T)---温度相关常数
T---温度