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Hollomon Equation for Strain Hardening

1945-01-01
  • John H. Hollomon, Jr.
Researcher analyzing the Hollomon equation in a materials science lab for plastic deformation modeling.

The Hollomon equation is an empirical power-law relationship that describes the portion of the true stress-true strain curve between the onset of plastic deformation (yielding) and the onset of necking (UTS). The equation is [latex]\sigma_t = K \epsilon_t^n[/latex], where [latex]\sigma_t[/latex] is the true stress, [latex]\epsilon_t[/latex] is the true plastic strain, K is the strength coefficient, and n is the strain-hardening exponent.

The Hollomon equation provides a simple yet effective mathematical model for the phenomenon of strain hardening (or work hardening), where a ductile material becomes stronger and harder as it is plastically deformed. The strain-hardening exponent, ‘n’, is a key material property derived from this equation. It typically ranges from 0 (for a perfectly plastic solid) to 1. A higher ‘n’ value indicates a greater capacity for strain hardening. For many metals, ‘n’ is numerically equal to the true strain at the point of ultimate tensile strength. The strength coefficient, ‘K’, represents the true stress at a true strain of 1.0. This equation is valid only in the plastic region, after yielding and before necking begins. It is determined by plotting true stress versus true strain on a log-log scale; the data in the plastic region should form a straight line. The slope of this line is ‘n’, and the intercept at [latex]\epsilon_t = 1[/latex] is ‘K’. While it is an empirical model and doesn’t capture all complexities of plastic deformation (like the Bauschinger effect), its simplicity and utility have made it a standard tool in materials science and mechanical engineering for analyzing and predicting the response of metals to plastic deformation.

UNESCO Nomenclature: 3313
– Materials science

Type

Mathematical Model

Perturbation

Important

Utilisation

Une utilisation répandue

Précurseurs

  • concepts of true stress and true strain
  • experimental observation of work hardening in metals
  • development of logarithmic plotting techniques for data analysis
  • need for predictive models in metal forming industries

Applications

  • élément fini analysis (FEA) for modeling plastic deformation
  • predicting material behavior in metal forming operations like deep drawing and stamping
  • characterizing the work-hardening capacity of metals
  • material model development for crash simulations
  • assessing the formability of sheet metals

Brevets :

NA

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