包申格效應

塑性材料的力學性質

包興格效應(Bauschinger effect,又譯包辛格效應或包申格效應)是某些塑性材料的一種力學性質,表現為當材料受到某一方向的載荷作用(如拉伸)進入塑性變形階段后,若接著施加相反方向的載荷(如壓縮),將會發現此時材料的屈服應力會比直接施加后一種載荷時降低。

簡介


包申格效應:金屬材料經過預先載入產生少量塑性變形(殘餘應變為1%~2%),卸載后再同向載入,規定殘餘應力(彈性極限或屈服強度)增加;反向載入,規定殘餘應力降低(特別是彈性極限在反向載入時幾乎降低到零)的現象,稱為包申格效應。

相關知識


通常認為,把材料受載后產生一定的變形,二卸載后這部分變形消逝,材料回復到原來的狀態的性質(彈性)為理想彈性性質,實際上絕大多數固體材料的彈性行為都表現出非理想彈性性質。彈性應力不僅僅是應力的關係函數,並且和時間有關係,即屈服強度會隨載入歷史的不同而有所變化。
產生的原因:包申格效應與金屬材料中位錯運動所受的阻力變化有關。在金屬預先受載產生少量塑性變形時,位錯沿某滑移面運動,遇到林位錯而彎曲。結果,在位錯前方,林位錯密度增加,形成位錯纏結或胞狀組織。這種位錯結構在力學上是相當穩定的,因此,如果此時卸載並隨後同向載入,位錯線不能作顯著運動,宏觀上表現為規定殘餘伸長應力增加。但如卸載后施加反向力,位錯被迫作反向運動,因為在反向路徑上,像林位錯這類障礙數量較少,而且也不一定恰好位於滑移位錯運動的前方,故位錯可以再較低應力下移動較大距離,即第二次反向載入,規定殘餘伸長應力降低。
如果金屬材料預先經受大量塑性變形,因位錯增殖和難於重新分佈,則在隨後反向載入時,包申格應變等於0
消除方法:預先進行較大的塑性變形,或在第二次反向受力前先使金屬材料於回復或再結晶溫度下退火,如鋼在400~500℃以上,銅合金在250~270℃