A-Level物理材料学应力-应变曲线的解读
时间：2016-07-06 17:49 来源：川北在线 责任编辑：青青
固体材料在我们的生活中随处可见，因此其力学性能，包括其韧性，刚性，可塑性以及抗拉伸性能，抗压性能等等都具有非常重要的意义。
固体材料在我们的生活中随处可见，因此其力学性能，包括其韧性，刚性，可塑性以及抗拉伸性能，抗压性能等等都具有非常重要的意义。而应力-应变曲线是研究材料力学性能的一个重要工具，是一种固体材料非常重要的表征。在A-Level物理中，对于这方面内容的考察也是非常重视和灵活的，因为我们有必要去理解应力-应变曲线及其应用。
环球教育上海学校常彩仙老师为大家实例讲解如何解读应变曲线。
物体由于外因(受力、湿度、温度场变化等)而变形时，在物体内各部分之间产生相互作用的内力，以抵抗这种外因的作用，并试图使物体从变形后的位置恢复到变形前的位置。在所考察的截面某一点单位面积上的内力称为应力。机械零件和构件等物体内任一点(单元体)因外力作用引起的形状和尺寸的相对改变就称为应变。应变为材料的变形量与其原来大小长度的比值。
上图为应力-应变测试仪，对材料施加不断加大的应力，直至断裂为止，其应变也可测量得到，这个变化过程可以用应力-应变曲线表示。曲线的横坐标是应变，纵坐标是外加的应力。曲线的形状反应材料在外力作用下发生的脆性、塑性、屈服、断裂等各种形变过程，是一个材料性能的重要特征。
上图为一个典型的韧性材料，比如低碳钢的应力-应变曲线。开始阶段ab是直线，应力与应变在此段成正比关系，材料符合胡克定律，直线的斜率就是材料的杨氏模量，直线部分 点所对应的应力称为材料的比例极限(b)。曲线超过比例极限点后将不符合胡克定律。在ac阶段内撤销外力，变形也随之消失，说明ac段也发生弹性变形，所以ac段称为弹性阶段。c点所对应的应力值称为材料的弹性极限。超过弹性极限后，材料将发生塑性形变。
从d点开始，应力增加不大而应变在快速增加，材料好像失去了抵抗变形的能力，把这种应力不增加而应变显著增加的现象称作屈服，屈服阶段曲线开始点所对应的应力称为屈服点(或屈服极限)。如果应力继续增加，在试件比较薄弱的某一局部(材质不均匀或有缺陷处)，变形显著增加，有效横截面急剧减小，出现了缩颈现象，试件很快被拉断，称为缩颈断裂阶段。
材料断裂时所对应的应力值称为材料的抗拉强度(或强度极限)，它是衡量材料强度的又一个重要指标。
不同的材料对应的应力-应变曲线形状各不相同，通过曲线可以判断一种材料的基本性质，比如韧性还是脆性，抗拉伸性能好不好等等。通过理解应力-应变曲线的各个部分，我们会对于材料的性质有更加深入的理解。
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