颈缩

✍ dations ◷ 2025-02-26 18:47:06 #颈缩

颈缩(Necking)是工程学及材料科学名词,是在拉伸时的形变,其特点是在材料的形变不成比例的集中在特定的小区域。颈缩会造成局部截面积的显著减小,这也是“颈缩”一词名称的由来。因为颈缩时局部的应变很大,颈缩往往和延展性材料的屈服变形有关,特别是金属或是塑胶。只要出现颈缩现象,因为局部截面积的变小,颈缩部位的局部应力最大,颈缩部位也就是后来发生屈服的位置。若有够大的应变,颈缩部分最后会断裂。

颈缩是因为在拉伸变形时,材料截面积减小的比例比材料应变硬化(英语:Strain hardening)的效果要强,所出现的不稳定现象。Armand Considère曾在1885年发表过有关颈缩的基本判断准则。以下三个概念对于了解颈缩有帮助。

后面两项会决定颈缩是否稳定,第一项会决定颈缩的位置,

右边的图说明材料硬化(以曲线的斜率表示)以及截面积减小量之间的关系(Armand Considère分析时,假设和拉伸比成反比),上方是有稳定颈缩的材料,下方则是在不同拉伸比下都均匀变形的材料。

在材料变形,只要材料各个位置的硬化程度都比截面积缩小的程度要大,材料各位置所受的应变就大致相等,如同上图中小拉伸比的例子,以及下图所示。不过若材料硬化的程度比截面积缩小的程度要小(如上图的第一个切线所示),应变就会集中在最小硬度或是最大应力的位置。局部应变越大,局部截面积缩小的程度也就越明显,会让应变更加的集中,会产生不稳定,因而形成颈缩。这种不稳定性称为“几何”或是“外在”的,因为和材料巨观的截面积缩小有关。

随着材料继续变形,几何不稳定性使得应变继续集中在颈缩部位,直到材料断裂为止。另一种可能是材料硬化的程度变大,足以补偿几何变化造成的应变增加,这就是上图中的第二条切线。此情形下,会让材料的其他部分开始变形。稳定颈缩的应变量称为“自然拉伸率”(natural draw ratio),这和材料硬化特性有关,和材料所受到的拉伸无关。延展性的聚合物常常会有稳定的颈缩,因为其分子取向会产生硬化机制,在大应变时会以此机制为主。

在工程的应力-应变曲线中,颈缩会发生在图形的最大值处,也就是材料的最大受力,也是对应终极拉伸强度的位置。其受力可以表示为

其中是真实应力,而是瞬时面积。在最大值,其受力的导数为

d

因此,颈缩的判断准则是内部应力的渐近增加比例等于应力集中处截面积的渐近减少比例。

相关

  • abbr class=abbr title=R60: 可能损害生育能力R60/abbr警示性质标准词(英语:Risk Phrases,简写:R-phrases)是于《欧联指导标准67/548/EEC 附录III: 有关危险物品与其储备的特殊风险性质》里定义。该列表被集中并再出版于指导标准2001/
  • 六合路 (高雄市)六合路(Liouhe Rd.)是高雄市的东西向重要道路之一,本道路共分成三个部分,著名的六合夜市也在此路上,经三民区、苓雅区、新兴区及前金区。起端于建国一路,末端于市中一路。六合同春
  • 幸福空间居家台幸福空间居家台,英文简称为GSTV,为幸福空间旗下的综合频道,节目多以居家装潢设计为主轴。目前于全国多数有线电视系统业者及中华电信MOD播出。 幸福空间官方网站幸福空间居家台
  • 2017年国际足联U-20世界杯2017年国际足联U-20世界杯是第 21 届国际足联U-20世界杯,即国际足球联合会(FIFA)为其成员国 21 岁以下国家队组织的两年一度男子青年足球锦标赛,自1977年以“国际足联世界青年锦
  • 中国科学院天津工业生物技术研究所中国科学院天津工业生物技术研究所,简称天津工业生物所,前身2005年12月25日中国科学院微生物研究所在天津空港经济区成立的天津工业生物技术研发基地,2012年11月29日正式成立并
  • 相马直树相马直树(1971年7月19日-),出生于日本静冈县清水市(现静冈市清水区),前足球运动员,退役后担任足球教练,曾执教J联赛球队川崎前锋。他曾是日本国家队的成员,参加过1998年世界杯足球赛。
  • 苏联与外国文化关系协会苏联与外国文化关系协会(俄语:Всесоюзное общество культурной связи с заграницей)是苏联政府于1925年设立的组织,以促进苏联作
  • 客串客串、串客、友情演出、友情出演(Guest appearance),指非正式演员或非本班、社演员的临时性演出。引申为临时参与非本职或不专精的工作。在现代音乐作品中,客串者常以“feat.”
  • 张道口站张道口站是一个陇海线上的铁路车站,位于江苏省连云港市海州区,建于1990年,目前为五等站,邮政编码为222023。目前不办理客、货运营业。
  • 阿尔卡特拉斯岛联邦监狱阿尔卡特拉斯岛联邦监狱,又称恶魔岛联邦监狱(英语:Alcatraz Federal Penitentiary),通常被简称为恶魔岛(英语:Alcatraz)。该监狱是阿尔卡特拉斯岛最高安全级别的联邦监狱。阿尔卡特拉斯岛距离美国加利福尼亚州旧金山海岸2.01公里。自1850年代以来就是一个堡垒的所在地。主要监狱建筑建于1910至1912年,当时是美国陆军的军事监狱。