弹塑性力学81709

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弹塑性力学-弹塑性本构关系ppt课件

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为非负,即有 0
功,即 0
(应变硬化和理想塑性材料)
(应变软化材料)
工程弹塑性力学·塑性位势理论
(2) 德鲁克塑性公设的表述
德鲁克公设可陈述为:对于处在某一状态下的稳定材 料的质点(试件),借助于一个外部作用在其原有应力状态 之上,缓慢地施加并卸除一组附加压力,在附加应力的施 加和卸除循环内,外部作用所作之功是非负的。
Ñ W
0 ij
ij
0 ij
d ij 0
Ñ 由于弹性应变εije在应力循环
中是可逆的,因而
( ij
0 ij
)
d
e
ij
0
0 ij
于是有:
Ñ WD WDp
( ij
0 ij
)d
p
ij
0
0 ij
工程弹塑性力学·塑性位势理论
(3) 德鲁克塑性公设的重要推论
Ñ WD WDp
( ij
0 ij
)d
势理论。他假设经过应力空间的任何一点M,必有一
塑性位势等势面存在,其数学表达式称为塑性位势函
数,记为:
g I1, J2, J3, H 0

g ij , H 0
式中, H 为硬化参数。
塑性应变增量可以用塑性位势函数对应力微分的表达
式来表示,即:
d
p ij
d
g
ij
工程弹塑性力学·塑性位势理论
不小于零,即附加应力的塑性功不出现负值, 则这种材料就是稳定的,这就是德鲁克公设。
工程弹塑性力学·塑性位势理论
在应力循环中,外载所作的 功为:
Ñ W
0 ij
ij
d ij
0
不论材料是不是稳定,上述 总功不可能是负的,不然, 我们可通过应力循环不断从 材料中吸取能量,这是不可 能的。要判断材料稳定必须 依据德鲁克公设,即附加应 力所作的塑性功不小零得出

工程弹塑性力学课件

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工程弹塑性力学课件
目 录
• 弹塑性力学基础 • 弹性力学基本理论 • 塑性力学基本理论 • 工程应用实例 • 工程弹塑性力学展望
01
弹塑性力学基础
弹塑性力学定义
弹塑性力学
弹塑性力学是一门研究材料在弹 性极限和塑性极限内应力、应变 行为的科学。它广泛应用于工程 领域,为各种结构设计和分析提
供理论基础。
有限差分法
将物体的位移表示为离散的点的 差分形式,通过求解这些点的位 移来近似求解整个物体的位移。
边界元法
将物体的边界离散化为有限个小 的单元,通过求解这些单元的力 学行为来近似求解整个物体的边 界力学行为。
03
塑性力学基本理论
塑性力学基本概念
01
02
03
塑性力学
塑性力学是研究材料在达 到屈服点后,发生不可逆 变形时行为和特性的学科 。
边界元法
通过在边界上离散化求解微分方程的方法,可以减少未知数的数量 ,提高求解效率。
有限差分法
将微分方程转化为差分方程,通过迭代求解的方法得到近似解。
04
工程应用实例
桥梁工程弹塑性分析
总结词
桥梁结构稳定性
详细描述
桥梁工程弹塑性分析主要关注桥梁结构的稳定性,通过分 析桥梁在不同载荷下的弹塑性响应,评估其承载能力和安 全性。
总结词
材料非线性
详细描述
桥梁工程中的材料多为金属或复合材料,这些材料的弹塑 性行为呈现出非线性特征。在分析过程中,需要考虑材料 在不同应力水平下的弹塑性变形和破坏。
总结词
结构优化设计
详细描述
基于弹塑性分析的结果,可以对桥梁结构进行优化设计, 提高其承载能力和稳定性,同时降低制造成本和维护成本 。

弹塑性力学

弹塑性力学

弹性力学与材料力学、 弹性力学与材料力学、结构力学课程的区别 二、研究方法
广 西 工 学 院 汽 车 工 程 系
材料力学:借助于直观和实验现象作一些假定, 如平面假设等,然后由静力学、几何关系、物理 方程三方面进行分析。 弹塑性力学:从微分单元体入手,仅由静力平衡、 几何方程、物理方程三方面分析,放弃了材力中 的大部分假定。
三、学习本课程的目的
1.确定一般工程结构在外力作用下的弹塑性变形 与内力的分布规律。 2. 确定一般工程结构的承载能力。 3. 为进一步研究工程结构的强度、振动、稳定性 等力学问题打下必要的理论基础。
广 西 工 学 院 汽 车 工 程 系
基本假定
基本假定 基本假设是学科的研究基础
广 西 工 学 院 汽 车 工 程 系
弹性与塑性
塑性理论研究的必要性:不进行弹塑性分析,有可能导
广 西 工 学 院 汽 车 工 程 系
致浪费或不安全,乃至出现以弹性设计代替塑性设计的错误。 常见的简化模型
(a) 理想弹塑性模型 (c) 理想弹塑性线性强化模型
(b) 理想刚塑性模型 (d) 理想刚塑性线性强化模型
弹性与塑性
广 西 工 学 院 汽 车 工 程 系
广 西 工 学 院 汽 车 工 程 系
*假设弹性物体是由同一类型的均匀材料组成的 物体的弹性性质处处都是相同的 *工程材料,例如混凝土颗粒远远小于物体的的 几何形状,在物体内部均匀分布,从宏观意义上 讲,也可以视为均匀材料 *对于环氧树脂基碳纤维复合材料,不能处理 为均匀材料。
基本假定
三、各向同性(isotropy)假设 各向同性(isotropy)假设 (isotropy)
弹性与塑性
广 西 工 学 院 汽 车 工 程 系

《弹塑性力学》第十一章塑性力学基础

《弹塑性力学》第十一章塑性力学基础
几何方程
描述了塑性变形过程中应变和位移之 间的关系,是塑性力学的基本方程之 一。
塑性变形的增量理论
流动法则
描述了塑性变形过程中应力和应变增量之间的关系,是增量理论的核心。
屈服准则
描述了材料在受力达到屈服点时的行为,是增量理论的重要概念。
塑性变形的全量理论
全量应力和全量应变
描述了塑性变形过程中应力和应变的 状态,是全量理论的基本概念。
100%
材料性能
塑性力学为材料性能的描述提供 了理论基础,有助于深入了解材 料的变形和破坏行为。
80%
科学基础
塑性力学是连续介质力学的一个 重要分支,为研究物质宏观性质 的变化规律提供了科学基础。
塑性力学的发展历程
初创期
塑性力学作为独立学科始于20 世纪初,初期主要研究简单的 应力状态和理想塑性材料。
有限元法的优点在于其灵活性和通用性,可以处 理复杂的几何形状和边界条件,适用于各种类型 的塑性变形问题。
然而,有限元法在处理大规模问题时可能会遇到 计算效率和精度方面的问题,需要进一步优化算 法和网格划分技术。
边界元法在塑性力学中的应用
01
02
03
04
边界元法是一种仅在边界上离 散化的数值方法,通过将问题 转化为边界积分方程来求解。
发展期
随着实验技术的进步,塑性力 学在20世纪中叶得到了快速发 展,开始涉及更复杂的材料和 应力状态。
深化期
进入20世纪末至今,塑性力学 与计算机技术、先进材料等交 叉融合,研究领域不断扩大和 深化。
塑性力学的基本假设
02
01
03
连续性
材料内部是连续的,没有空洞或缝隙。
塑性变形不可逆
塑性变形发生后,不会消失或还原。

弹塑性力学塑性力学绪论

弹塑性力学塑性力学绪论

• 弹性变形(biàn xíng) 恢
复,塑形变形(biàn xíng)
保留
e
p
b
C
B
s A’ p A
E
O
p e
f
F
ep
精品文档
• 从B点卸载到E点后, 再重新加拉应力(yìnglì) (称为正向加载), 这时应力(yìnglì)应变按 卸载曲线BE变化。
• 当应力达到卸载前的 B点应力,材料才最 新进入屈服。
精品文档
• 2、加、卸载判别(pànbié)准则
(1)拉伸(lā shēn)条件下:0
d • 给定(ɡěi dìnɡ)应力增量
加载 卸载
(2)压缩条件下: 0
f()0
d 0
d0
f()0

给定应力增量
d
加载 卸载
d 0 d 0

加卸载准则:
加载
卸载
f d 0 f d 0
精品文档
• 3、加载历史(lìshǐ)
• 5)任何状态(zhuàngtài)下的总应变可分解为弹性和塑形两 部分,且材料的弹性性质不因塑形变形而改变;
• 6)塑形变形时,体积不变(不可压缩),静水压力只产 生体积的弹性应变,不产生塑形应变;
精品文档
二、简化(jiǎnhuà)模型
1、理想(lǐxiǎng)弹塑性模型:无应变硬化效应
低碳钢(有屈服平台(píngtái)),低硬化率材料,可用理想弹 塑形模型
限, 材料为理想弹塑性, 所以有P1=P2 A, 那s么根据节点平衡条
件得到
P1 2P2,这P样
A p P / s1 2 4 6 9 m m 2
可见, 采用塑性极限设计可以节省材料30%.

弹塑性力学课件

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5.Ramberg-Osgood模型
其加载规律可写为: ( 9)
如取 就有
说明:这对应于割线余率为0.7E的应力和应变,上式 中有三个参数可用来刻画实际材料的拉伸特性,而在 数学表达式上也较为简单。
6. 等向强化模型及随动强化模型


M
M1 C
等向强化模型
S
A
—— 是刻画塑性变形历史的参数
假定材料是不可压缩的:A0l0=Al,并认为名义应力 达到最高点C时出现颈缩:
[1] 由
则在颈缩时真应力应满足条件
结论:拉伸失稳分界点的斜率正好和该点的纵坐标值相等。
[2] 注意到
颈缩时的条件也可写为:

结论: 拉伸失稳点C的斜率为其纵坐标值除以 (1 )
[3] 以截面积收缩比q为自变量
其中
——为变形后第2杆与第1杆(和第3杆)之间的夹角 可见(33)式中有三个未知量 在不卸载的情况下,由本构方程:
得到 P 与 a 之间的非线性关系
结论: 随着 的增长, 的值将会由于强化效应和 角的减小而提高, 但也会随着杆件截面积的收缩而下降。故当 很大时,结构将可能 变成不稳定的。
§1.8 弹性极限曲线
卸载时的载荷-位移曲线(见图9) 与初始弹性加载时的曲线有相同 的斜率。
应力和应变:
最终的应力和应变值可由(21)、(25)和(22)、(26)下式的叠加求得:
残余应力和残余应变:
特别地,当载荷P值全部卸除后,由△P=-P*,便得到杆 中的残余应力和残余应变(见图10)为:
其中
节点O的残余位移为:
不产生新的塑性变形的限制条件:
其中
值满足
(37)式对应于图12中虚线所构成 的六边形区域。 说明: 可见在加载方向一侧屈服载荷有所提高而与加载方向相反 的一侧屈服载荷有所降低。可用来对应变硬化和包氏效应 等现象做一个比较形象的解释。

《弹塑性力学》第一章 绪论精品文档54页


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§1-1 弹塑性力学的任务和对象
如果当外因去掉,变形体未能恢复原状并 存在永久变形,变形固体在外因作用时已进
入塑性阶段, 曲线不是单值函数。
当然变形体常遇到在物 体某一局部处于弹性、而另 一区域处于塑性状态,弹塑
性交织在一起 。
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§1-1 弹塑性力学的任务和对象
13
§1-2 基本假设和基本规律
2. 几何连续性规律:要求变形前连续的物 体,变形后仍为连续物体,由这个规律建立 几何方程(6个)或变形协调方程,均为微 分方程。
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§1-2 基本假设和基本规律
3. 物理(本构)关系:应力(内力) 与应变(变形)之间的关系,据材料的 不同性质 来建立,最常见的为各向 同性材料。
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§1-2 基本假设和基本规律
2.1基本假设
假设1:固体材料是连续的介质,即固体体积 内处处充满介质,没有任何间隙。
从材料的微观看此假设不正确。因为粒子 间有空隙,但从宏观上看作为整体进行力学分 析时,假设1是成立的。假设1的目的:变形体 的各物理量为连续函数(坐标函数)。
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弹塑性力学
第 六 章 弹性力学平面问题的直角坐标系解答 第 七 章 弹性力学平面问题的极坐标系解答 第 八 章 等截面直杆的扭转 第 九 章 空间轴对称问题 第 十 章 弹性力学问题的能量原理 第 十一 章 塑性力学基础知识
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1
参考书目
1.徐芝纶, 弹性力学:上册.第三版,高等教育 出版社.1990年
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17
§1-5 笛卡尔坐标系下的矢量、 张量基本知识

第一篇第一章弹塑性力学基础

化模型
E
s
ssign s
E
s
E
s
sign
s s
A m sign
E1
(4)在弹性区完全线弹性假设
-- 假定物体是,
a.完全弹性—外力取消,变形恢复,无残余 变形。 b.线性弹性—应力与应变成正比。 因此,即应力与应变关系可用胡克定律表示。 符合(1)-(4)假定的称为理想弹性体。
变形状态假定: (5)小变形假定--假定位移和形变为很小。
a.位移<<物体尺寸,
例:梁的挠度v<<梁高h.
弹性体--当可变形固体由于受外因而发生的 变形限制在弹性范围内时,相应的物体称为 弹性体。 弹性力学的研究对象是完全弹性体。 完全弹性—对应于一定的温度T,受载物体 的应力和应变之间存在着一一对应的关系, 和时间t无关。
弹性力学的研究对象--研究各种形状的弹性 体,主要是板、壳、块体等非杆状结构,并 对杆状结构作进一步的分析。 1.1.3 塑性力学 塑形力学—研究物体在塑性状态的应力和应 变分布规律。 在塑性阶段,应力与应变不在具有一一对应 的全量关系,和加载路径有关,且呈现非线 性的关系。
第一节 弹性力学与塑性力学概述 第二节 弹塑性力学中的研究方法和任务 第三节 弹性力学与塑性力学中的基本假定 第四节 弹性与塑性力学的发展概况 第五节 基本概念 第六节 弹塑性力学的基础实验 第七节 变形体的本构模型
§1-1 弹性力学与塑性力学概述
1.1.1 弹性与塑性的概念 1、弹性--变形的可恢复性。 2、塑性--变形的不可恢复性。 1.1.2 弹性力学 弹性力学--研究弹性体由于受外力、边界约 束或温度改变等原因而发生的应力、形变和 位移。
然后在边界条件下求解上述方程,得 出应力、形变和位移。

弹塑性力学第一章 弹塑性力学绪 论


与 成非线性关系。 只要是在B点前 2)AB段 此段内,
卸载后不会有残余变形,因此B点之前是弹性阶段。B点 对应的应力为弹性极限,记为 s 。 3)BC段 从B点开始,材料进入塑性阶段,如果继续加 载,会有塑性变形产生。从B点至C点屈服阶段。这阶段的 特点是应力不增长,但变形继续增大。因此B点应力又称 为屈服极限 s 。比例极限 p 与屈服极限 s 在数值上非 常接近,在工程上认为它们相等。
弹性力学的发展初期主要是通过实践,尤其是通过 实验来探索弹性力学的基本规律。英国的胡克和法国 的马略特于1680年分别独立地提出了弹性体的变形 和所受外力成正比的定律,后被称为胡克定律。牛顿 于1687年确立了力学三定律。
8
同时,数学的发展,使得建立弹性力学数学理论 的条件已大体具备,从而推动弹性力学进入第二个时 期。在这个阶段除实验外,人们还用最粗糙的、不完 备的理论来处理一些简单构件的力学问题。这些理论 在后来都被指出有或多或少的缺点,有些甚至是完全 错误的。 在17世纪末第二个时期开始时,人们主要研究梁的 理论。到19世纪20年代法国的纳维和柯西才基本上建 立了弹性力学的数学理论。柯西在1822~1828年间 发表的一系列论文中,明确地提出了应变、应变分量、 应力和应力分量的概念,建立了弹性力学的几何方程、 运动(平衡)方程、各向同性以及各向异性材料的广义 胡克定律,从而奠定了弹性力学的理论基础,打开了 弹性力学向纵深发展的突破口。 9
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。

弹塑性力学讲稿课件

详细描述
金属材料的弹塑性分析主要关注金属在受力过程中发生的弹性变形和塑性变形。通过弹塑性分析,可以预测金属 在复杂应力状态下的行为,为金属材料的加工、设计和应用提供理论依据。
混凝土结构的弹塑性分析
总结词
混凝土结构在受到压力时会产生弹性变形和塑性变形,弹塑性分析是研究混凝土结构在受力过程中应 力和变形的变化规律。
总结词
复杂结构与系统的弹塑性行为研究是推动工程应用的重 要基础。
详细描述
在实际工程中,许多结构和系统的弹塑性行为非常复杂 ,如大型桥梁、高层建筑、航空航天器等,需要从整体 和局部多个角度进行研究,以揭示其力学行为和稳定性 规律,为工程安全和优化设计提供科学依据。
THANKS
感谢观看
VS
详细描述
复合材料的弹塑性分析主要关注复合材料 的组成材料和复合方式对弹塑性性能的影 响。通过弹塑性分析,可以预测复合材料 在不同环境下的力学性能,为复合材料的 应用和发展提供理论依据。
工程结构的弹塑性分析
总结词
工程结构在受到外力作用时会产生变形,弹 塑性分析是研究工程结构在外力作用下的应 力和应变的变化规律。
03
弹塑性力学的分析方法
有限元法
有限元法是一种将连续体离散化 为有限个小的单元体的集合,并 对每个单元体进行受力分析的方
法。
有限元法通过将复杂的结构或系 统简化为有限个简单的单元,使
得计算变得简单且精度较高。
有限元法广泛应用于各种工程领 域,如结构分析、热传导、流体
动力学等。
有限差分法
01
有限差分法是一种将偏微分方程 转化为差分方程的方法,通过离 散化空间和时间变量来求解问题 。
其他常见的弹塑性力学分析方法还包括有限体积法、无网格 法等。
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