颈缩

✍ dations ◷ 2025-09-11 21:36:29 #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

  • 萨尔广播公司萨尔广播公司(德语:Saarländischer Rundfunk)是位于德国萨尔布吕肯的一个公共广播电视公司,也是德国公共广播联盟的九个加盟公司之一。播出地区是萨尔州。
  • 菲律宾航空菲律宾航空(Philippine Airlines)是菲律宾的国家航空公司,也是亚洲第一家商业航空公司。其公司总部设在帕赛市,菲律宾航空公司服务国内和国际航班。截至2013年12月,它的航点遍布3
  • 商业广播商业广播,或简称为商业媒体,是以营利为目的的广播行为,多以播放商业广告与否为标准。基本上,公共广播以外的传播媒体即为商业广播。商业广播为现今多数大众传播媒体采用的运作方
  • 邵汉邵汉(葡萄牙语:Shéu Han,1953年8月3日-)是一位具有中国及莫桑比克血统的葡萄牙前足球运动员,在场上司职中场,现已退役。他在17年的职业生涯中仅效力于里斯本与本菲卡体育俱乐部,并
  • 古格尼尔山坐标:46°31′25″N 9°16′17″E / 46.52356°N 9.27135°E / 46.52356; 9.27135古格尼尔山(Guggernüll),是瑞士的山峰,位于该国东部,由格劳宾登州负责管辖,属于勒蓬廷山的一部分
  • 祖国祖国一词原意指祖籍所在之国,在近现代中文多指自己所生所居的国家。东晋时期,释道安所著《西域志》中已有“罗卫国东四百里至波丽越国,波丽越国即佛外祖国也”的记载,被认为是汉
  • 朱约姆朱约姆是伊朗的城市,位于该国南部札格罗斯山脉东南部,由法尔斯省负责管辖,距离首府设拉子195公里,海拔高度841米,2006年人口6,396。
  • 卒本扶余君主 · 首都 · 文学史 · 教育史 电影史 · 韩医史 陶瓷史 · 戏剧史 韩国国宝 · 朝鲜国宝卒本扶余(졸본)是位于现在中国东北的古朝鲜民族先民扶余人所建立的一个国
  • 饭岛宽骑饭岛宽骑(日语:いいじま ひろき、1996年8月16日-)是日本北海道出生的男性演员。经纪公司为奥斯卡传播。身高178cm。同为事务所所属的男剧团 青山表参道X成员。毕业于北海道札幌
  • 李屏瑶李屏瑶(1984年-),新北芦洲人,小说家,剧作家,采访者。毕业于中山女高、国立台湾大学中国文学系以及国立台北艺术大学剧本艺术创作研究所。2016年出版首部小说《向光植物》,因有感于同