弹塑性力学读书报告
(完整)弹塑性力学读书报告DOC

一、弹塑性力学发展史(一)弹性力学的发展近代弹性力学,可认为始于柯西(Cauchy,A. L.)在1882年引进应变与应力的概念,建立了平衡微分方程、边界条件、应变与位移关系。
它的发展进程对促进数学和自然科学基本理论的建立和发展,特别是对促进造船、航空、建筑、水利、机械制造等工业技术的发展起了相当重要的作用。
柯西的工作是近代弹性力学以及近代连续介质力学的一个起点。
之后,世界各国的一大批学者相继做出了重要贡献,使得弹性力学迅速发展起来,并根据实际的需要形成了一些专门分支学科,如热弹性力学,弹性动力学,弹性系统的稳定理论,断裂力学,损伤力学,等等。
弹性力学为社会发展、人类的文明进步起了至关重要的作用。
交通业、造船、铁路建筑、机械制造、航空航天事业、水利工程、房屋建筑、军事工程等的发展,都离不了力学工作者的贡献。
从18世纪开始.涌现出了一大批力学家,像柯西、欧拉(Euler L.)、圣维南(Saint—Venant)、纳维(Navier)、克希霍夫(Kirchoff,G.R.)、拉格朗日(Lagran8e,J. L.)、乐甫(Love,A.E.H.)、铁木辛柯(Timoshenkn,S.P.)及我国的钱学森、钱伟长、徐芝纶、胡海昌等。
他们都对弹性力学的发展做出了贡献,他们的优秀著作培养了一代又一代的工程师和科学家。
弹性力学虽是一门古老的学科,但现代科学技术的发展给弹性力学提出了越来越多的理论问题和工程应用问题,弹性力学在许多重要领域展现出它的重要性。
本书将介绍其基本原理和实用的解题方法.二、弹塑性力学模型在弹塑性力学的研究中,如同在所有科学研究中一样,都要对研究对象进行模拟,建立相应的力学模型(科学模型)。
“模型"是“原型”的近似描述或表示.建立模型的原则,一是科学性-—尽可能地近似表示原型;二是实用性--能方便地应用。
显然,一种科学(力学)模型的建立,要受到科学技术水平的制约。
总的来说,力学模型大致有三个层次:材料构造模型、材料力学性质模型,以及结构计算模型.第一类模型属基本的,它们属于科学假设范畴.因此,往往以“假设”的形式比现.“模型”有时还与一种理论相对应;因而在有些情况下,‘模型”、“假设”和“理论”可以是等义的。
弹性力学课程总结

弹塑性力学课程学习总结弹塑性力学主要是对物体在发生变形时进行的弹性力学和塑性力学分析,由于塑性力学比较复杂,发展还不够完善,所以以弹性力学为主要内容。
下面是对本课程的学习总结。
弹性力学是固体力学的重要分支,它研究物体在外力和其它外界因素作用下产生的弹性变形和内力。
它是材料力学、结构力学、塑性力学和某些交叉学科的基础,广泛应用于建筑、机械、化工、航天等工程领域。
塑性力学研究的是物体发生塑性变形时的应力和应变。
物体变形包括弹性变形与塑性变形。
在外力作用下产生形变车去外力可以恢复原状是塑性变形;当外力达到一定值后,撤去外力,不再恢复原状是塑性变形。
当外力由小到大,物体变形由弹性变为弹塑性最后变为塑性直至破坏。
弹性变形是应力与应变一一对应。
主要任务是研究物体弹塑性的本构关系和荷载作用下物体内任一点应力变形。
为了便于研究我们常需要做一些假设,弹塑性力学的假设为:1、均匀连续性假设2、材料的弹性性质对塑性变形无影响3、时间对材料性质无影响4、稳定材料,荷载缓慢增加5、小变形假设。
弹性力学在研究对象上与材料力学和结构力学之间有一定的分工。
材料力学基本上只研究杆状构件;结构力学主要是在材料力学的基础上研究杆状构件所组成的结构,即所谓杆件系统;而弹性力学研究包括杆状构件在内的各种形状的弹性体。
在材料力学和结构力学中主要是采用简化的可用初等理论描述的数学模型;在弹性力学中,则将采用较准确的数学模型。
有些工程问题(例如非圆形断面柱体的扭转,孔边应力集中,深梁应力分析等问题)用材料力学和结构力学的理论无法求解,而在弹性力学中是可以解决的。
有些问题虽然用材料力学和结构力学的方法可以求解,但无法给出精确可靠的结论,而弹性力学则可以给出用初等理论所得结果可靠性与精确度的评价。
弹性力学包括平面问题,空间问题,柱体扭转,能量原理,虚功原理和有限元法等。
在研究过程中,需要列出基本方程,空间问题有15个基本方程,包括平衡方程,物理方程,变形协调方程和边界条件。
工程弹塑性力学引论读书札记

《工程弹塑性力学引论》读书札记目录一、内容概述 (2)1.1 书籍简介 (3)1.2 作者介绍 (4)1.3 研究背景与意义 (5)二、基本概念与理论 (5)2.1 弹性力学基本方程 (7)2.2 塑性力学基本原理 (8)2.3 弹塑性力学分析方法 (9)三、工程弹塑性力学应用 (11)3.1 结构分析 (13)3.1.1 建筑结构 (15)3.1.2 桥梁工程 (15)3.1.3 机械工程 (17)3.2 材料加工 (18)3.3 土木工程 (19)四、工程弹塑性力学发展历程 (20)4.1 国外发展概况 (22)4.2 国内发展概况 (24)4.3 研究趋势与挑战 (25)五、结论与展望 (26)5.1 主要成果总结 (27)5.2 存在问题与不足 (28)5.3 未来研究方向与应用前景 (29)一、内容概述本书共分为七章,主要围绕工程中广泛关注的弹塑性力学问题展开。
第一章为引论,简要介绍了弹塑性力学的产生背景、研究意义和基本概念,为后续章节的深入学习奠定了基础。
在第一章中,作者首先阐述了弹塑性力学的产生背景和研究意义。
弹塑性力学作为经典力学的一个重要分支,在工程领域具有广泛的应用,特别是在结构分析和设计中。
通过学习弹塑性力学,工程师可以更好地了解材料的非线性行为,从而优化结构设计,提高产品的性能和安全性。
作者介绍了弹塑性力学中的基本概念,包括应力、应变、塑性变形、弹性变形等。
这些概念是理解弹塑性力学的基础,对于后续的学习至关重要。
作者还通过实例和图表等形式,帮助读者更好地理解和掌握这些概念。
在第一章中,作者还介绍了弹塑性力学的研究方法和应用领域。
弹塑性力学的研究方法包括理论推导、数值模拟和实验验证等,这些方法在工程实践中具有重要的指导意义。
作者还通过案例分析等形式,展示了弹塑性力学在实际工程中的应用价值。
第一章为读者提供了弹塑性力学的整体框架和基础知识,有助于读者更好地理解和学习这门课程。
塑性力学总结

塑性力学大报告1、绪论1.1 塑性力学的简介尽管弹塑性理论的研究己有一百多年,但随着电子计算机和各种数值方法的快速发展,对弹塑性本构关系模型的不断深入认识,使得解决复杂应力条件、加载历史和边界条件下的塑性力学问题成为可能。
现在复杂应力条件下塑性本构关系的研究,已成为当务之急。
弹塑性本构模型大都是在整理和分析试验资料的基础上,综合运用弹性、塑性理论建立起来的。
建立弹塑性材料的本构方程时,应尽量反映塑性材料的主要特性。
由于弹塑性变形的现象十分复杂,因此在研究弹塑性本构关系时必须作一些假设。
塑性力学是研究物体发生塑性变形时应力和应变分布规律的学科.是固体力学的一个重要分支。
塑性力学是理论性很强、应用范围很广的一门学科,它既是基础学科又是技术学科。
塑性力学的产生和发展与工程实践的需求是密不可分的,工程中存在的实际问题,如构件上开有小孔,在小孔周边的附近区域会产生“应力集中”现象,导致局部产生塑性变形;又如杆件、薄壳结构的塑性失稳问题,金属的压力加工问题等,均是因为产生塑性变形而超出了弹性力学的范畴,需要用塑性力学理论来解决的问题,另一方面,塑性力学能为更有效的利用材料的强度并节省材料、金属压力加工工艺设计等提供理论依据。
正是这些广泛的工程实际需要,促进了塑性力学的发展。
1.2 塑性力学的发展1913年,Mises提出了屈服准则,同时还提出了类似于Levy的方程;1924年,Hencky采用Mises屈服准则提出另一种理论,用于解决塑性微小变形问题很方便;1926年,Load证实了Levy-Mises应力应变关系在一级近似下是准确的;1930年,Reuss依据Prandtl的观点,考虑弹性应变分量后,将Prandtl所得二维方程式推广到三维方程式;1937年,Nadai研究了材料的加工硬化,建立了大变形的情况下的应力应变关系;1943年,伊柳辛的“微小弹塑性变形理论”问世,由于计算方便,故很受欢迎;1949年,Batdorf和Budiansky从晶体滑移的物理概念出发提出了滑移理论。
弹性力学读书报告剖析

弹塑性力学学习报告指导老师:王建伟学生:李佳伟学号;20159200弹塑性力学学习报告绪论:经过几月的学习我对弹性力学有了一个初步的认识,对它研究的对象也有了一个概括性的认识。
弹性力学是高等的材料力学,不同于材料力学只能解决形状非常固定的细长杆件,它可以解决任意形状的材料性能计算问题。
对于很多情况都可以分析出力学模型,然后得到方程组,但是大部分情况下解方程组却是非常困难的。
下面给出一个典型的模型对弹性力学做一个形象的表示:这个模型就是最普通的一个计算模型,它有分布力,集中力,约束,重力等作用。
在这些条件下我们可以根据受力平衡列出方程组,从而求出各处的位移和形变。
报告正文一、弹性力学的发展及基本假设弹性力学是伴随着工程问题不断发展起来的,它是固体力学的一个分支,是研究弹性体由于外力作用或温度改变等原因而发生的应力、应变和位移的一门学科。
最早可以追溯到伽利略研究梁的弯曲问题、胡克的胡克定律。
之后牛顿三定律的形成以及数学的不断发展,后经纳维、柯西、圣维南、艾瑞、基尔、里茨、迦辽金等人的不断努力。
使得弹性力学具有了严密的理论体系并且能都求解各种复杂的问题,能够解决强度、刚度和稳定性等问题。
目前弹性力学的相关理论在土木工程、水文地质工程、石油工程、航空航天工程、矿业工程、环境工程以及农业工程等诸多领域得到了广泛的应用。
弹性力学的几个基本假设。
1 、连续体假设:假设无题是连续的,没有任何空隙。
因此,物体内的应力、应变、位移一般都是逐点变化的,它们都是坐标的单值连续函数。
2、弹性假设:假设物体是完全弹性的。
在温度不变时,物体任一瞬间的形状完全取决于在该瞬间时所受的外力。
而与它过去的受力状况无关。
当外力消除后,它能够恢复原来的形状。
弹性假设就是假设物体服从虎克定律,应力与应变成正比关系。
3、均匀性假设:假设物体是均匀的,各部分都具有相同的物理性质,其弹性模量和泊松系数是一常数。
4、各向同性假设:假设物体内每一点各个方向的物理和机械性质都相同。
2013级--弹塑性力学总结

1.弹塑性力学问题的研究方法:弹塑性力学问题的研究方法可分为三种类型:(1)数学方法:就是用数学分析的工具对弹塑性力学边值问题进行求解,从而得出物体的应力场和位移场等。
在分析弹塑性力学时,对从物体中截取的单元体,从静力平衡、变形几何关系和应力应变物理关系三个方面来建立弹塑性力学的基本方程,由此建立的是偏微分方程,它适用于各种构件或结构的弹性体。
根据基本方程求解各类具体问题。
另一种数学方法是数值方法。
在数值方法中,常见的有差分法、有限元法及边界元法等。
尤其是塑性力学方程是非线性的,因而人们注重应用近似计算方法。
(2)实验方法:就是利用机电方法、光学方法、声学方法等来测定结构部件在外力作用下应力和应变的分布规律,如光弹性法、云纹法等。
(3)实验与数学相结合的方法:这种方法常用于形状非常复杂的弹塑性结构。
例如对结构的特殊部位的应力状态难以确定,可以用光弹性方法测定,作为已知量,置入数值计算中,特别是当边界条件难以确定时,则需两种方法结合起来,以求得可靠的解答。
2. 载荷分类:作用于物体的外力可以分为体积力和表面力,两者分别简称为体力和面力。
所谓体力是分布在物体体积内的力。
例如重力和惯性力,物体内各点所受的体力一般是不同的。
所谓面力是分布在物体表面上的力。
如风力、流体压力、两固体间的接触力等。
物体上各点所受的面力一般也是不同的。
3. ABAQUS ANSYS NASTRAN ADINA各有什么优缺点ABAQUS是一套先进的通用有限元系统,属于高端CAE软件。
优点:1. 非线性结构方面的分析很强大。
它对于多载荷步的计算和规划,以及它的软件设计思想,非常严密而且直观。
可以分析复杂的固体力学和结构力学系统,特别是能够驾驭非常庞大的复杂问题和模拟高度非线性问题。
ABAQUS不但可以做单一零件的力学和多物理场的分析,同时还可以做系统级的分析和研究,其系统级分析的特点相对于其他分析软件来说是独一无二的。
2. 操作界面友好,不是其他CAE软件可以比拟的。
岩土塑性力学读书报告

岩土塑性力学读书报告本学期我们学习了弹塑性力学这一课程,在刘老师的讲解和自学的过程中学习到了不少弹塑性力学的基础知识。
我们是岩土工程专业的学生,弹塑性力学知识相当重要,是后续课程的基础,由于专业的实用性,我们阅读了郑颖人、孔亮编著的《岩土塑性力学》一书。
这本书将不少弹塑性力学的基础知识运用到岩土工程中,从弹塑性力学的角度来理解岩土这种特殊介质的力学性质,阅读之后让我受益匪浅。
以下是我阅读本书后的一些总结。
一、岩土材料的特点岩土塑性力学与传统塑性力学的区别在于岩土类材料和金属材料具有不同的力学特性。
岩土类材料是颗粒组成的多相体,而金属材料是人工形成的晶体材料。
正是由于不同的材料特性决定了岩土类材料和金属材料的不同性质。
归纳起来,岩土材料有3点基本特性:1.摩擦特性。
2.多相特性。
3.双强度特性。
另外岩土还有其特殊的力学性质:1.岩土的压硬性,2.岩土材料的等压屈服特性与剪胀性,3.岩土材料的硬化与软化特性。
4.土体的塑性变形依赖于应力路径。
二、岩土塑性力学的基本假设由于塑性变形十分复杂,因此无论传统塑性力学还是岩土塑性力学都要做一些基本假设,只不过岩土塑性力学所做的假设条件比传统塑性力学少些,这是因为影响岩土材料塑性变形的因素较多,而且这些因素不能被忽视和简化。
下列两点假设不论是传统塑性力学还是广义塑性力学都必须服从:(1)忽略温度与实践影响及率相关影响的假设。
(2)连续性假设。
岩土塑性力学与传统塑性力学不同点:(1)岩土材料的压硬性决定了岩土的剪切屈服与破坏必须考虑平均应力和岩土材料的内摩擦。
(2)传统塑性力学只考虑剪切屈服,而岩土塑性力学不仅要考虑剪切屈服,还要考虑体积屈服。
(3)根据岩土的剪胀性,不仅静水压力可能引起塑性体积变化,而且偏应力也可能引起体积变化;反之,平均应力也可能引起塑性剪切变形。
(4)传统塑性力学中屈服面是对称的,而岩土材料的拉压不等,而使屈服面不对称,如岩土的三轴拉伸和三轴压缩不对称。
弹塑性力学总结

应用弹塑性力学读书报告姓名:学号:专业:结构工程指导老师:弹塑性力学读书报告弹塑性力学是固体力学的一个重要分支,是研究可变形固体变形规律的一门学科。
研究可变形固体在荷载(包括外力、温度变化等作用)作用时,发生应力、应变及位移的规律的学科。
它由弹性理论和塑性理论组成。
弹性理论研究理想弹性体在弹性阶段的力学问题,塑性理论研究经过抽象处理后的可变形固体在塑性阶段的力学问题。
因此,弹塑性力学就是研究经过抽象化的可变形固体,从弹性阶段到塑性阶段、直至最后破坏的整个过程的力学问题。
弹塑性力学也是连续介质力学的基础和一部分。
弹塑性力学包括:弹塑性静力学和弹塑性动力学。
弹塑性力学的任务是分析各种结构物或其构件在弹性阶段和塑性阶段的应力和位移,校核它们是否具有所需的强度、刚度和稳定性,并寻求或改进它们的计算方法。
并且弹塑性力学是以后有限元分析、解决具体工程问题的理论基础,这就要求我们掌握其必要的基础知识和具有一定的计算能力。
1 基本思想及理论1.1科学的假设思想人们研究基础理论的目的是用基础理论来指导实践,而理论则是通过对自然、生活中事物的现象进行概括、抽象、分析、综合得来,在这个过程中就要从众多个体事物中寻找规律,而规律的得出一般先由假设得来,弹塑性力学理论亦是如此。
固体受到外力作用时表现出的现象差别根本的原因在于材料本身性质差异,这些性质包括尺寸、材料的方向性、均匀性、连续性等,力学问题的研究离不开数学工具,如果要考虑材料的所有性质,那么一些问题的解答将无法进行下去。
所以,在弹塑性力学中,根据具体研究对象的性质,并联系求解问题的范围,忽略那些次要的局部的对研究影响不大的因素,使问题得到简化。
1.1.1连续性假定假设物体是连续的。
就是说物体整个体积内,都被组成这种物体的物质填满,不留任何空隙。
这样,物体内的一些物理量,例如:应力、应变、位移等,才可以用坐标的连续函数表示。
1.1.2线弹性假定(弹性力学)假设物体是线弹性的。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
应用弹塑性力学读书报告刘艳 10076139019河北工程大学土木工程学院建筑与土木工程专业摘要:弹塑性力学是研究可变形固体受到外力作用或温度变化的影响而产生的应力、应变和位移及其分布变化规律。
它由弹性理论和塑性理论组成。
弹性理论研究弹性体在弹性阶段的力学问题,塑性理论研究经过抽象处理后的可变性固体在塑性阶段的力学问题。
弹塑性力学就是研究经过抽象化的可变性固体,从弹性阶段到塑性阶段、直至最后破坏的整个过程的力学问题。
关键字:弹塑性力学弹性阶段塑性阶段假设求解方法弹塑性力学是固体力学的一个重要分支,是研究可变形固体变形规律的一门学科。
研究可变形固体在荷载(包括外力、温度变化等作用)作用时,发生应力、应变及位移的规律的学科。
它由弹性理论和塑性理论组成。
弹性变形阶段是指当外力小于某一限值(通常称为弹性极限荷载)时,在引起变形的外力卸除后,固体能完全恢复原来的形状,这种能恢复的变形称为弹性变形,而固体只产生弹性变形的阶段称为弹性阶段。
塑性变形阶段是外力一旦超过弹性极限荷载,这时再卸除荷载,固体也不能恢复原状,其中有一部分不能消失的变形被保留下来,这种保留下来的永久变形就称为塑性变形,从而这一阶段就称为塑性阶段。
弹塑性力学也是连续介质力学的基础和一部分,它包括:弹塑性静力学和弹塑性动力学。
塑性力学和弹性力学的区别在于,塑性力学考虑物体内产生的永久变形,而弹性力学不考虑;和流变学的区别在于,塑性力学考虑的永久变形只与应力和应变的历史有关,而不随时间变化,而流变学考虑的永久变形则与时间有关。
工程上常把脆性和韧性也作为一种概念来讲,它们之间的区别在于固体破坏时的变形大小。
若变形很小就破坏,这种性质称为脆性;能够经受很大变形才破坏,称为韧性或延性。
通常,脆性固体的塑性变形能力差,而韧性固体的塑性变形能力强。
在塑性理论中,由于实际固体材料在塑性阶段的应力----应变关系过于复杂,若采用它进行理论研究和计算都非常复杂,因此,同样需要进行简化处理。
常用的简化模型可分为两类:即理想塑性模型和强化模型。
理想塑性模型又分为理想弹塑性模型和理想刚塑性模型。
在单向应力状态下,强化模型的特征如图0.2所示。
强化模型又分为:线性强化弹塑性模型、线性强化刚塑性模型、幂次强化模型。
人们研究基础理论的目的是用基础理论来指导实践,而理论则是通过对自然、生活中事物的现象进行概括、抽象、分析、综合得来。
在这个过程中就要从众多个事物中寻找规律,而规律的得出一般先由假设得来,弹塑性力学理论亦是如此。
固体受到外力作用时表现出的现象差别根本的原因在于材料本身性质差异,这些性质包括尺寸、材料的方向性、均匀性、连续性等,力学性质的研究离不开数学工具,如果要考虑材料的所有性质,并联系求解问题的范围,忽略那些次要的局部的对研究影响不大的因素,是问题得到简化。
五个基本假定:一、假定物体是连续的(为了用数学分析的工具)假定整个物体的体积都被组成这个物体的介质所填满,不留任何空隙。
在此假定下,物体内的一些物理量,如应力、应变或变形、位移等才可能是连续的,因而才可能用坐标的连续函数来表示它们的变化规律。
实际上,一切物体都是由微粒组成的,都不能符合上述假定。
但是,可以想见,只要微粒的尺寸、以及相邻微粒之间的距离,都比物体的尺寸小的很多,那么,关于物体连续性的假定,就不会引起显著的误差。
二、假定物体是均匀的(为了由研究一部分而推广到物体的其余部分)整个物体是由同一类型的均匀材料所构成。
这样整个物体的所有各部分才具有相同的弹性,因而物体的弹性常数才不随位置坐标而变。
可以取出该物体的任意一部分来加以分析,然后把分析的结果应用到整个物体。
如果物体是由两种或两种以上的材料组成的,那么,也只要每一种材料的颗粒远远小于物体,而且在物体内均匀分布,这个物体也就可以当作是均匀的。
三、假定物体是各向同性的(为了由研究一部分而推广到物体的其余部分)可变形固体内部任意一点在各个方向上都具有相同的物理性质。
因而,其弹性常数不随坐标方向的改变而改变。
实际上有不少固体材料不具有这种性质,如木材、竹材、纤维增强复合材料等,但是这类材料不是我们要讨论的内容。
至于钢材的构件,虽然它含有各向异性的晶体,但由于晶体很微小,而且是随机排列的,所以钢材构件的弹塑性大致是各向相同的。
此外,各向同性假定也仅仅应用于弹性阶段,即使是初始各向同性的固体,在进入塑性阶段后,也成为各向异性的。
四、假定位移和变形是微小的[小变形假定](线性化、叠加原理成立)即假定固体在外部因素(外力、温度变化等)作用下所产生的形远小于其自身的几何尺寸。
这样,在建立物体变形后的方程时,就可以用变形以前的尺寸代替变形以后的尺寸,使问题大大简化,而不致引起显著的误差。
如在研究物体的平衡时,可不考虑由于变形所引起的物体尺寸和位置的变化;在建立应变和位移之间的关系时,几何方程中的二阶微量可以略去不计,这样才可能使得弹塑性力学中的代数方程和微分方程简化为线性方程。
五、假定所研究的固体无初应力假定所研究的可变形固体初始处于自然状态,即在外部因素(外力、温度变化等)作用之前,其内部是没有应力的。
这个假定仅仅是为了表述简便而引进的,若固体内有初应力存在,则在外部因素作用时,其内部实际存在的应力即等于初应力加上外部因素作用所产生的应力。
此外,假设外力作用过程是一个缓慢的加载过程,在这个过程中,惯性力效应可以忽略不计,这种加载过程称为“准静态加载过程”。
弹塑性力学虽然是一门古老的学科,但在土木、机械、水利、航空、材料等工程领域,随着新材料、新结构和新技术的不断发展,实践又给它提出了越来越多的理论问题和工程应用问题,使这门古老的学科处于不断的发展中。
工程实践中,一个具体的弹塑性力学问题的求解方法可以分为以下几类:(1)经典方法。
采用数学分析方法对弹塑性力学的定解方程进行求解,从而得出固体内部的应力和位移分布等。
这种方法需要求解一个偏微分方程组的边值问题,在很多情况下,求解的难度都相当大,所以,常采用近似解法,例如,能量原理的Ritz法和伽辽金法等。
(2)数值方法。
许多实际工程问题无法采用经典方法求解,而需要采用数值解法求得近似解。
在数值解法中常用的有差分法、有限元法及边界元法等。
随着电子计算机技术的不断发展,目前,数值方法已被广泛应用于各类工程结构弹塑性力学问题的求解中。
(3)实验方法。
采用机电方法、光学方法、声学方法等来测定结构部件在外力作用下的应力和应变的分布规律,如光弹性法、云纹法等。
(4)实验与数值分析相结合的方法。
这种方法常用于形状复杂的工程结构。
如,对结构的特殊部位的应力分布规律难以确定,可以用光弹性方法测定;对结构整体,则采用数值方法进行分析。
求解简单弹塑性力学问题就是根据几何方程、物理方程和运动(或平衡)方程以及力和位移的边界条件和初始条件,解出位移、应变和应力函数。
用这种方法求解一些较为简单的问题是十分有效的。
研究表明,应力和应变的增量关系与屈服条件有关。
增量理论的本构关系在理论上是合理的,但应用起来比较麻烦,因为需要积分整个变形路径才能得到最后的结果。
因此,在塑性力学中又发展出塑性全量理论,即采用全量形式表示塑性本构关系的理论。
除上述基本理论外,塑性力学还包括简单塑性问题、受内压厚壁圆筒问题、长柱体的塑性自由扭转问题、塑性力学平面问题、塑性极限分析;塑性动力学;粘塑性理论;塑性稳定性等多方面内容。
塑性力学在工程实际中有广泛的应用。
例如研究如何发挥材料强度的潜力;如何利用材料的塑性性质以便合理选材,制定加工成型工艺;塑性力学理论还用于计算材料的残余应力等。
塑性变形现象发现较早,然而对它进行力学研究,是从1773年库仑提出土的屈服条件开始的。
特雷斯卡于1864年对金属材料提出了最大剪应力屈服条件。
随后圣维南于1870年提出在平面情况下理想刚塑性的应力-应变关系,他假设最大剪应力方向和最大剪应变率方向一致,并解出柱体中发生部分塑性变形的扭转和弯曲问题以及厚壁筒受内压的问题。
莱维于1871年将塑性应力-应变关系推广到三维情况。
1900年格斯特通过薄管的联合拉伸和内压试验,初步证实最大剪应力屈服条件。
此后20年内进行了许多类似实验,提出多种屈服条件,其中最有意义的是米泽斯1913年从数学简化的要求出发提出的屈服条件(后称米泽斯条件)。
米泽斯还独立地提出和莱维一致的塑性应力-应变关系(后称为莱维-米泽斯本构关系)。
泰勒于1913年,洛德于1926年为探索应力-应变关系所作的实验都证明,莱维-米泽斯本构关系是真实情况的一级近似。
为更好地拟合实验结果,罗伊斯于1930年在普朗特的启示下,提出包括弹性应变部分的三维塑性应力-应变关系。
至此,塑性增量理论初步建立。
但当时增量理论用在解具体问题方面还有不少困难。
早在1924年亨奇就提出了塑性全量理论,由于便于应用,曾被纳戴等人,特别是伊柳辛等苏联学者用来解决大量实际问题。
虽然塑性全量理论在理论上不适用于复杂的应力变化历程,但是计算结果却与板的失稳实验结果很接近。
为此在1950年前后展开了塑性增量理论和塑性全量理论的辩论,促使从更根本的理论基础上对两种理论进行探讨。
另外,在强化规律的研究方面,除等向强化模型外,普拉格又提出随动强化等模型。
20世纪60年代以后,随着有限元法的发展,提供恰当的本构关系已成为解决问题的关键。
所以70年代关于塑性本构关系的研究十分活跃,主要从宏观与微观的结合,从不可逆过程热力学以及从理性力学等方面进行研究。
在实验分析方面,也开始运用光塑性法、云纹法、散斑干涉法等能测量大变形的手段。
另外,由于出现岩石类材料的塑性力学问题,所以塑性体积应变以及材料的各向异性、非均匀性、弹塑性耦合、应变弱化的非稳定材料等问题正在研究之中。
人们对塑性变形基本规律的认识主要来自于实验。
从实验中找出在应力超出弹性极限后材料的特性,将这些特性进行归纳并提出合理的假设和简化模型,确定应力超过弹性极限后材料的本构关系,从而建立塑性力学的基本方程。
解出这些方程,便可得到不同塑性状态下物体内的应力和应变。
塑性力学研究的基本试验有两个。
一是简单拉伸实验,另一是静水压实验。
从材料简单拉伸的应力-应变曲线可以看出,塑性力学研究的应力与应变之间的关系是非线性的,它们的关系也不是单值对应的。
而静水压可使材料的塑性增加,使原来处于脆性状态的材料转化为塑性材料。
为了便于计算,人们往往根据实验结果建立一些假设。
比如:材料是各向同性和连续的;材料的弹性性质不受影响;只考虑稳定材料;与时间因素无关等。
在复杂应力状态下,各应力分量成不同组合状况的屈服条件,以及应力分量和应变分量之间的塑性本构关系是塑性力学的主要研究内容,也是分析塑性力学问题时依据的物理关系。
屈服条件是判断材料处于弹性阶段还是处于塑性阶段的根据。