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下載地址：GB／T228.1-2010《金屬材料 拉伸試驗 第1部分：室溫試驗方法》

它在工程領域中常被用于模擬和分析金屬、塑料等材料的屈服和變形行為。Mises屈服準則和Hill48屈服模型都是常用的材料強度理論，用于描述材料的屈服行為。它們各自有不同的優勢和不足。其中Mises屈服準則的優勢包括： Mises屈服準則是一種簡單而直觀的模型，易于理解和應用。 Mises準則適用于各向同性材料，包括金屬、塑料等。

對于塑性高的材料，在拉伸曲線上會出現明顯的屈服點，而對于低塑性材料則沒有明顯的屈服點，從而難以根據屈服點的外力求出屈服極限。因此，在拉伸試驗方法中，通常規定試樣上的標距長度產生0.2%塑性變形時的應力作為條件屈服極限，用σ0.2表示。屈服極限指標可用于要求零件在工作中不產生明顯塑性變形的設計依據。

塑性是指金屬材料在載荷作用下產生塑性變形而不致破壞的能力，常用的塑性指標是延伸率和斷面收縮率。延伸率又叫伸長率，是指材料試樣受拉伸載荷折斷后，總伸長度同原始長度比值的百分數，用δ表示。斷面收縮率是指材料試樣在受拉伸載荷拉斷后，斷面縮小的面積同原截面面積比值的百分數，用ψ表示。條件屈服極限σ0.2、強度極限σb、伸長率δ和斷面收縮率ψ是拉伸試驗經常要測定的四項性能指標。

塑性是指金屬材料在載荷作用下產生塑性變形而不致破壞的能力，常用的塑性指標是延伸率和斷面收縮率。延伸率又叫伸長率，是指材料試樣受拉伸載荷折斷后，總伸長度同原始長度比值的百分數，用δ表示。斷面收縮率是指材料試樣在受拉伸載荷拉斷后，斷面縮小的面積同原截面面積比值的百分數，用ψ表示。條件屈服極限σ0.2、強度極限σb、伸長率δ和斷面收縮率ψ是拉伸試驗經常要測定的四項性能指標。

塑性是指金屬材料在載荷作用下產生塑性變形而不致破壞的能力，常用的塑性指標是延伸率和斷面收縮率。延伸率又叫伸長率，是指材料試樣受拉伸載荷折斷后，總伸長度同原始長度比值的百分數，用δ表示。斷面收縮率是指材料試樣在受拉伸載荷拉斷后，斷面縮小的面積同原截面面積比值的百分數，用ψ表示。條件屈服極限σ0.2、強度極限σb、伸長率δ和斷面收縮率ψ是拉伸試驗經常要測定的四項性能指標。

其中，確定屈服面參數需要進行單軸拉伸、單軸壓縮、剪切等試驗；確定硬化規則參數需要進行多次加載和卸載試驗以測定材料的塑性硬化行為；確定加載面參數需要進行不同方向的應力應變試驗。而更精確的模擬往往以更高的數值計算為代價，通過原始模型結合線搜索可以實現更快的數值收斂以YLD2004為本構模型進行單向拉伸加載模擬，結果取下：

通過位錯密度的演化來表現材料的硬化，即：對于大多數（FCC）金屬，材料的剪切流動應力與拉伸流動應力比值為1：3.06。總位錯密度分為兩類（幾何必須位錯密度和統計位錯密度）：應變梯度與幾何必須位錯密度之間存在線性關系，其斜率為burger矢量的大小。

以下為標準中推薦使用的機速：在試驗過程中可以發現，當拉伸速率較低時，經過屈服點后試樣出現“細頸”現象，并伴隨有快速的流動性大變形，且細頸從位于夾具端的地方開始擴展，由于縮頸之后試樣的進入大變形擴展階段，試樣截面積變形，拉伸應力隨之降低，因此在應力-應變曲線中出現了“快速擴展平臺”（屈服平臺）。

，σs；上屈服點：試樣發生屈服而力首次下降前的最大應力值，σsu；下屈服點：試樣屈服階段中最小應力，σsl；屈服平臺（屈服齒）：屈服伸長對應的水平線段或者曲折線段；呂德斯帶：不均勻變形；對于沖壓件，不容許出現，防止產生褶皺。

，σs；上屈服點：試樣發生屈服而力首次下降前的最大應力值，σsu；下屈服點：試樣屈服階段中最小應力，σsl；屈服平臺（屈服齒）：屈服伸長對應的水平線段或者曲折線段；呂德斯帶：不均勻變形；對于沖壓件，不容許出現，防止產生褶皺。

彈性模量（楊氏模量）是工程應力應變曲線屈服段的斜率，即應力與應變的比值。金屬材料通常為210000 MPa或20600 MPa，塑料材料約為2350 MPa。這一參數直接決定了結構在彈性階段的剛度表現。圖1 帶引伸計拉伸測試泊松比是材料在單向受拉或受壓時，橫向正應變與軸向正應變的比值，用于反映材料的橫向變形特性。金屬材料泊松比通常取0.34，塑料材料約為0.39。

01 Digimat用于金屬晶體塑性Digimat可以使用具有微觀結構細節（紋理、晶粒尺寸和形態、相等）的晶體塑性（CP）進行各向異性行為模擬，根據單次拉伸試驗數據校準模型。校準的模型可以作為虛擬實驗室來測試復雜的載荷條件，并確定高級各向異性宏觀屈服函數的屈服參數，預測 Lankford 值（r 值）。圖2.

當將金屬材料先拉伸到 塑性變形 階段后卸載至零，再反向加載，即進行 壓縮變形 時，材料的壓縮 屈服極限 (σs)比原始態（即未經預先拉伸塑性變形而直接進行壓縮）的屈服極限(σs)明顯要低（指絕對值）。若先進行壓縮使材料發生塑性變形，卸載至零后再拉伸時，材料的拉伸 屈服極限 同樣是降低的。如果硬化模量 H' = 0，材料在屈服后表現為理想塑性（應力不隨應變增加）。

同樣地，初始壓縮提供了一個較低的拉伸屈服應力。下圖顯示了兩次應力循環下的這種效應：滯后行為與運動應變硬化的關系。 現在，讓我們繼續討論一個更復雜的力學過程：鈑金成形工藝，在這個工藝中，殘余應力非常重要。模具金屬成型 模具成型是一種廣泛應用的鈑金成型制造工藝。通過成型和拉伸工藝的塑性變形，工件，通常是金屬板，在模具周圍被永久塑形。

并給出了響應的屈服方程：其中q是Mises等效應力，σH是宏觀靜水應力，σM是基體等效應力，f是孔洞體積分數（f=1材料完全失效，f=0材料完好）。當f=0時模型可以退化為經典的Mises屈服模型。當f逐漸增大時，屈服面逐漸收縮，即材料承載能力隨著材料內部的微孔洞生長逐漸降低。

材料非線性為材料的本構已經不再簡單通過胡克定律來完整描述，常見的非線性材料本構如下：彈塑性材料本構，在鋼的拉伸實驗中可以發現應力應變曲線明顯存在兩個過程，分別是彈性變形和彈塑性變形，在彈性段時應力應變呈線性關系，過了屈服之后進入彈塑性階段，此時應力應變不再呈線性關系。當進行金屬塑性加工仿真時往往材料都會進入彈性變形階段，所以必須要考慮材料非線性。

包辛格效應：在材料塑性加工過程中正向加載引起的塑性應變導致材料在隨后的反向加載過程中出現塑性應變軟化(屈服極限減少)的現象。這一現象是包辛格于1886年在金屬材料的力學性能實驗中發現的。當金屬材料先拉伸至塑性變形階段后卸載至零，再反向加載，即進行壓縮變形時，材料的受壓屈服極限比材料未經拉伸至塑性變形而直接進行壓縮的屈服極限明顯要小。

模擬程序可應用于金屬、金屬間化合物和地質聚集體的變形。

案例介紹為驗證 UMAT 子程序的有效性，構建 NiTi 合金單向拉伸模型，參數如下：幾何尺寸：矩形試件，長寬高均為1mm；加載條件：位移控制加載，位移范圍0-0.05mm材料參數：楊氏模量 E=40GPa，泊松比 ν=0.33，初始屈服應力 σ0=353MPa，相變臨界應力 σ_f=381MPa（正向）、σ_s=141MPa（反向）。