流動応力

材料科学において、流動応力は、通常Y _f (または) と表記され、材料を塑性変形させ続けるために必要な、つまり材料が流動し続けるために必要な応力の瞬間値として定義されます。これは、金属に関して最も一般的に使用されますが、金属に限定されるわけではありません。応力-ひずみ曲線では、流動応力は塑性領域内のどこにでも存在します。より明確に言えば、流動応力は、降伏点 ( ) を含み破壊 ( ) を含まない、 から までの任意のひずみ値に対して存在します。 ${\displaystyle \sigma _{\text{f}}}$${\displaystyle \sigma _{\text{y}}}$${\displaystyle \sigma _{\text{F}}}$${\displaystyle \sigma _{\text{y}}\leq Y_{\text{f}}} <\sigma _{\text{F}}}$

流動応力は変形が進むにつれて変化し、通常は加工硬化によりひずみが蓄積するにつれて増加するが、回復過程により流動応力が減少することもある。連続体力学では、与えられた材料の流動応力は温度、ひずみ、ひずみ速度の変化に応じて変化するため、これらの特性の関数として表すことができる。^[1]${\displaystyle T}$${\displaystyle \epsilon }$${\displaystyle {\dot {\varepsilon }}}$

${\displaystyle Y_{\text{f}}=f(\varepsilon ,{\dot {\varepsilon }},T)}$

流動応力を表す正確な式は、使用される特定の材料と塑性モデルによって異なります。ホロモンの式は、加工硬化中の応力-ひずみプロットで見られる挙動を表すために一般的に使用されます。^[2]

${\displaystyle Y_{\text{f}}=K\varepsilon _{\text{p}}^{\text{n}}}$

ここで、 は流動応力、 は強度係数、 は塑性ひずみ、 は ひずみ硬化指数です。これは経験的な関係であり、他の温度またはひずみ速度での関係をモデル化するものではないことに注意してください（ただし、動作は同様になる可能性があります）。 ${\displaystyle Y_{\text{f}}}$${\displaystyle K}$${\displaystyle \varepsilon _{\text{p}}}$${\displaystyle n}$

一般的に、合金の温度を0.5 T _m以上に上げると、塑性変形機構はひずみ速度感受性によって制御されるが、室温では金属は一般にひずみに依存する。他のモデルでは、ひずみ勾配の影響も考慮される場合がある。^{[3]試験条件とは無関係に、流動応力は}化学組成、純度、結晶構造、相構成、微細構造、粒径、および事前ひずみによっても影響を受ける。 ^[4]

流動応力は、延性材料の疲労破壊における重要なパラメータです。疲労破壊は、変動する荷重、通常は周期的に変動する荷重を受ける材料の亀裂伝播によって発生します。亀裂伝播の速度は、材料の流動応力に反比例します。