若试样所受的载荷周期性地在拉、压之间变化,而且应力大于屈服强度,则应力应变曲线中将出现滞后环。环包围的面积就是在每个加载周期中,单位体积的材料以热能形式释放出来的应变能。例如将一根铁丝前后弯曲,铁丝的塑性弯曲区就会发热。
Isotropic work hardening(等向强化),是指屈服面以材料中所作塑性功的大小为基础在尺寸上扩张。对于等向强化,屈服面在所有方向均匀扩张,且在受压方向的屈服应力等于受拉过程中所达到的最高应力。由力-变形图可得,每次屈服后的屈服强度,类似我们常说的“加工硬化”。适用于大应变、单向屈服加载,不适用于循环加载。
Kinematic hardening(随动强化),是指屈服面的大小保持不变而仅在屈服的方向上移动,当某个方向的屈服应力升高时,其相反方向的屈服应力应该降低。例如随动强化中,拉伸方向屈服强度增加,导致压缩方向屈服强度降低,初始各向同性的材料在屈服后将不再是各向同性的。一般适用于小应变、双向屈服加载、低周疲劳的循环加载。
实际分析中,塑性强化有何意义?
真实材料中,两种塑性强化都是理想状态,但是由于存在塑性强化的特性,实际构件所受真实应力即便超过屈服强度也未必失效,这是因为当超过屈服强度少许时,材料主要表现强化现象,相当于提高了结构的刚度。这也是很多时候有限元计算结果超过屈服强度,但实验结果不失效的原因。例如对于过渡配合的孔轴系统,其内孔由于受到轴的挤压,呈现为微塑性状态,但是由于只存在单向压缩屈服,所以采用等向强化准则,多次挤压以后,屈服强度会略有增加,导致内孔不会失效。