工程弹塑性力学-第十章塑性力学的基本概念

江苏科技大学,Jiangsu,University of Science and Technology,JUST,第十章 塑性力学的基本概念,胡庆贤,江苏科技大学,先进焊接技术省级重点实验室,2010.12,塑性力学：,固体力学的一个分支，它的,主要任务是,研究固体发生塑性变形时应力分布和应变分布的规律。,塑性力学的基本概念,屈服准则,塑性本构关系,简单的弹塑性问题,结构塑性极限分析,塑性力学的两个基本试验：,拉伸试验和静水压试验,第十章 塑性力学的基本概念,10.1,基本试验资料,简单拉伸下的应力,-,应变曲线,基本实验资料,具有屈服流动：初始屈服的应力为屈服极限,没有屈服流动：具有,0.2%,的残余应变的应力为屈服极限,软钢,合金钢,材料强化,：,经过屈服阶段后，材料又恢复了抵抗变形,的能力，必须增加载荷才能继续变形的现象。,切边模量,：强化阶段的应力,-,应变曲线的斜率,材料产生塑性变形后，应变可分为：,弹性应变，可恢复,塑性应变，不可恢复,材料在塑性阶段的重要特点：,加载和,卸载的过程中应力和应变服从不同的,规律。,简单拉深试件塑性阶段的应力,-,应变关系,后继屈服应力高于初始屈服应力,Bauschinger,效应：正向强化，反向弱化,小结：,塑性变形的特点：,（,1,）应力,-,应变关系的非线性,（,2,）应力,-,应变间不存在单值对应关系，具有路径相关性；,一个应力可对应不同应变，反之也如此。,（,3,）外力做的功具有不可逆性，在一个加载卸载的循环中外,力做功恒大于零。,静水压试验,真应力和真应变,真应力：轴力除以真实的横截面面积,真应变：长度改变量除以当时长度,应力应变的简化模型,基本假设,材料的塑性行为与时间、温度无关,材料具有无限塑性，不断裂,变形前材料各向同性，且与拉深和压缩的真应力应变曲线一致,卸载时材料服从弹性规律，重新加载后的屈服应力等于卸载前,的应力,任何情况下的总应变可分解为弹性和塑性两部分,塑性变形是在体积不变的条件下进行的，静水压只产生体积的弹性,变化。,应力,-,应变的理想化,1,）理想刚塑性曲线,2,）线性强化刚塑性曲线,3,）理想弹塑性曲线,4,）线性强化塑性曲线,5,）幂强化塑性曲线,应力状态和应变状态的进一步研究,三向应力,Mohr,圆,以,任意两点为直径作圆,任意斜面上的应力，可由处于以三个圆为界的阴影区中某一相应的点来表示。,应力状态和应变状态的进一步研究,将纵轴移至平均应力所对应的,O,点,则应力偏量的主值为：,应力球张量只改变应力圆的位置；决定屈服和塑性变形的是应力圆的大小和形状,应力状态和应变状态的进一步研究,Lode,应力参数,应力偏张量的一个特征值,等效应变和等效且应变：,Lode,应变参数,表示一点应变状态特征,应力空间与主应力空间,主应力空间,：只考虑主应力大小而不考虑它们在,物理空间中的方向，以,为坐标轴的假象三维空间,L,直线：,主应力空间中过原点等倾面的法线,直线上的点承受静水压力点的应力,状态，不产生塑性变形,主应力空间中过原点与,L,直线垂直,的平面,面上的点对应于不引起体积变化的应力偏张量的状态,第十一章 屈服准则,Tresca,屈服准则：,当最大切应力达到某一极限值时，材料即进入,塑性状态。,适用于主应力已知的情况,Mises,屈服准则：,形状改变引起塑性变形。适于主应力未知的,塑性材料,三式皆为不等式时，材料处于弹性状态；若有一式取等号，材料即进入塑性状态；由于,2,k,0,，所以三式不能同时为等号,空间应力状态时写为：,（,11-10,）,Tresca,屈服曲面,主应力空间中，,取等号时给出一个正六边形柱面，柱面的母线平行于,L,直线，这就是,Tresca,准则对应的屈服面,Mises,屈服准则,讨论：,第,12,章 塑性本构关系,稳定材料,不稳定材料,不稳定材料,屈服函数,