Hårdningsparametern

Hårdningsparametern är en term inom plastisk deformation och materialvetenskap som beskriver hur ett materials yta för närvarande hållfasthet förändras som svar på plastisk deformation. Den används för att modellera hårdningseffekter i metalliska material och är ofta en del av konstitutiva modeller som beskriver materialets beteende under belastning. Beroende på modell kan hårdningen beskrivas med en scalar variabel eller med en tensor som påverkar storleken och/eller positionen av yieldytan i stressrummet.

I isotrop hårdning ökar yieldgränsen symmetriskt med ackumulerad plastisk sträckning. Denna typ av hårdning kännetecknas av en hårdhetsmodul H och en intern variabel som utvecklas med plastisk sträckning, exempelvis sigma_y = sigma_y0 + H ε_p^e. Denna modell beskriver hur materialet blir starkare och segare när det deformeras utan att riktningen förluster av styrka ändras.

Kinetisk (back-stress) hårdning innebär att yieldytan förflyttas i stressrummet utan att nödvändigt öka storleken på den, vilket fångar Bauschinger-effekter och återhämtningsfenomen. Här används en back-stress tensor α som evolverar enligt exempelvis dot{α} = C dot{ε_p^e} − γ α dot{ε_p^e}, där C är det initiala motsvarande hårdhetsmodulen och γ styr återhämtningsförloppet. Denna typ används ofta i kombination med isotrop hårdning för mer realistiska beteenden.

Användningen av hårdningsparametrar är central i finite element-beräkningar och i kalibreringen mot experimentella dragprov och andra belastningsprov. Genom att välja lämpliga parametrar kan modellen förutsäga arbetsförmåga, formning och restspänningar under olika belastningar. Behovet av noggrann kalibrering och medvetenhet om modellbegränsningar betonas ofta i praktiska tillämpningar.