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1.拉伸实验和应力-应变曲线 金属材料作为应力分析不可忽视的一大主体，其力学性能一般通过单轴拉伸实验获得。例如低碳钢的拉伸实验，主要是使用拉力机或万能材料试验机对标准试件进行常温、静载下的轴向拉伸试验。试验规范参考国家标准，如GB / T 228-2002。 对低碳钢试样的拉伸试验数据进行处理得到工程应力-应变曲线，其中： 工程应力 = 拉力 / 拉伸件原截面积； 工程应变 =（拉伸后长度 - 原长）/ 原长。 ①在拉伸过程中，拉伸件截面积会逐渐变小，出现缩颈，最后被拉断。 ②考虑拉伸件截面积变化的影响，对工程应力-应变曲线进行数据处理，可以得到一条真实应力-应变曲线； ③考虑拉伸件缩颈的影响，对真实应力-应变曲线进行数据处理，可以得到一条修正真实应力-应变曲线。 上述3条曲线如下图所示：
2.拉伸的4个阶段与材料本构 为了应用上述曲线，理论上将拉伸分为4个阶段，来简化描述材料属性的基本模型。 1.弹性阶段：应力与应变成正比，材料只发生弹性变形，卸载时会沿着曲线原路返回。这一阶段的最大应力为弹性极限。 2.屈服阶段：应力与应变关系不稳定，材料屈服，即使应力不在增加应变也会持续增加，材料发生永久变形，卸载曲线一般可以用平移法绘出。理论上，把产生残余应变为0. 2%时所对应的应力作为名义屈服极限。 3.强化阶段：继续拉伸试件，工程应力随应变增大而上升，直至拉伸强度极限。卸载后，材料屈服点上升，且不可恢复，故称为强化阶段。强化阶段会让屈服点靠近强度极限，材料变脆，这就是冷作硬化。 4.缩颈（颈缩）阶段：发生缩颈后，工程应力随应变增大而减小，颈部应力由单向应力变为三向应力状态，直到拉断。 考虑应力计算的复杂性，对材料的力学性能的描述有不同的本构模型，他们适应不同的计算背景，通过各自不同的假设来使理论计算变得可行。在ANSYS中，最常用的就是线弹性材料的本构模型——广义胡克定律材料模型。这个模型最为简单，只描述了材料弹性阶段的性质，但因其经济实用性强，在实际应用中十分广泛。 3.材料拉断-Workbench简单模拟 下面用Workbench简单的模拟一下拉伸实验中试件被拉断的过程。 首先，是分析环境的选择，考虑有材料破坏，选择显示动力学模块。同时，考虑到拉伸过程是一个准静态的过程，所以先通过静力分析模块模拟材料到拉伸强度时的应力状态，作为预应力导入到显示动力学模块，再用显示动力学模块模拟试件被拉断瞬间的状态。
材料其他属性选用系统默认，添加双线性等向强化模型，设定材料屈服点为200MPa，真实拉伸强度为400MPa，此时对应的塑性应变为0.05，且在达到拉伸强度后材料完全失去继续承载能力。需要注意的是，这里的“双线性等向强化模型”需要选择ANSYS中的多线性等向强化（Multilinear Isotropic Hardening）而不是双线性等向强化（Bilinear Isotropic Hardening），这是因为在ANSYS中双线性等向强化会无限线性延长应力应变曲线，而多线性等向强化的最后一点就是曲线的终点。
模型为一简单直圆柱体，一端面加拉力，另一端面固定，静力分析结果云图如下：
在瞬态分析中导入预应力后，一端面加位移，另一端面固定。为了提升计算效率，这里设置的计算时间为0.01s，有很好计算资源的可以加长时间，以接近真实的实验情况。 结果如下图所示，可以看到在缩颈后，颈部的应力依然为400MPa，而其他地方的应力随着位移增大而减小，直到拉断，符合工程应力-应变曲线的规律。
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