弹塑性力学第05章
下面将通过引入这样的近似假设，建立薄板弯
曲问题的基本方程和基本关系式以及各种支承
情况下的边界条件，并讨论几种常用的薄板弯
曲问题。
弹塑性力学第05章
第五章 薄板的小挠度弯曲
• §5-1 基本概念与计算假定 • §5-2 薄板内力 • §5-3 薄板弯曲的基本方程 • §5-4 边界条件 • §5-5 四 边 简 支 矩 形 薄 板 的 重 三 角 级 数 解
式（5-4）就是切应力τxz和τyz与挠度w的关系 式，它们表明，剪应力τxz和τyz沿板厚方向呈抛物 线分布，在中面处达最大值，这也与梁弯曲时剪应 力沿梁高方向的变化规律相同。
σz沿板厚呈三次抛物线规律分布（图5-2）。 弹塑性力学第05章
x
E
1 2
x
y
y
E
1 2
y
x
xy
E
2 1
xy
x
Ez 1
2
2w x2
2w y 2
y
Ez 12Βιβλιοθήκη 2w y22w x 2
xy
Ez 1
2w xy
（5-3）
这是薄板小挠度弯曲时，主要应力σx，σy和τxy与挠度w的关 系式。可见它们沿板的厚度也是呈线性分布，其在中面上为零， 在上、下板面处达到极值。
弹塑性力学第05章
次要应力分量
• 按假设，σz，τxz和τyz应为零，实际上， 它们只是远小于σx，σy和τxy的次要的 应力分量，对于它们所引起的变形可略 去不计，但对于维持平衡，它们不能不 计。为了求得它们，现考虑不计体力的 平衡微分方程：
弹塑性力学第05章
x x
yx y
zx z
• 在上述假设基础上建立起来的弹性薄板的小挠度理论， 属于薄板弯曲的经典理论，它在许多工程问题的分析 计算中，已得到广泛的应用。
弹塑性力学第05章
§5-2 薄板内力
• 根据§5-1中的三个基本假设，利用弹性力学的 平衡微分方程、几何方程和物理方程，可以将 薄板内任一点的位移分量、应变分量、应力分 量和板横截面上的内力，都用挠度w来表示。 下面就来建立这些基本关系式。
y y 2w 2z
xy 2 x 2 w yz
（5-2）
yz
w y
v z
0
xz
u z
w x
0
由此可见，应变分量εx,εy,γxy也是沿板厚呈线性分布， 在中面为零，在上、下板面处达极值。
弹塑性力学第05章
二、薄板中的应力分量表示式
• 根据上述的第一个和第二个假设，物理方程简化为
• 一、薄板中的位移分量和应变分量的表示式 • 二、薄板中的应力分量表示式 • 三、薄板横截面上的内力表示式
弹塑性力学第05章
一、薄板中的位移分量和应变分量的表示式
u
根据上述第一假设，由几何方程知（a）式 x x
成立. 由式（a）的第三式可知，在板内所有的点，
y
v y
位移分量w只是x和y的函数而与z无关，故 板内各点的位移分量w沿厚度方向是相同的。
0
xy x
y y
zy z
0
xz
yz
z
0
x y z
（c）
如体力分量FZ及下表面上的 面力不等于零，对簿板来说， 可以归入板上表面的面力， 这样处理只会影响次要应力 σz，于是板上、下表面的 静力边界条件为：
这里q为薄板单位面积 内的横向荷载。
z x z h 0
弹塑性力学第05章
基尔霍夫假设
• （1）直法线假设 • （2）σz引起的变形略去不计 • （3）中面内各点只有垂直位移w
弹塑性力学第05章
基尔霍夫假设
• （1）变形前垂直于薄板中面的直线段（法线）在变形 后仍保持为直线，并垂直于变形后的中面，且其长度 不变，称为直法线假设，它与材料力学中梁弯曲问题 的平面假设相似。若 将板中面作为xOy坐 标面，z轴垂直向下， 则根据此假设，有 εz=0和γxz=γyz=0。
z
w z
0
再由式（a）的第五、第六式，有
uw vw z x z y
u-z w xf1x,y -v z w yf2x,y
由第三个假设：（u）z=0=0和（v）z=0=0
xy
v x
u y
（a）
yz
w y
v z
0
xz
u z
w x
0
可知，f1(x,y)=f2(x,y)=0，于是有
弹塑性力学第05章
u-zw x
-vzw （5-1） y
x
u x
式（5-1）表示，薄板内坐标为（x,y,z） y 的任一点，分别在x和y方向的位移沿板厚
v y
方向呈线性分布，中面处位移为零，在上、 下表面处位移最大。
z
w z
0
利用式（a）的第一、第二和第四式，
xy
v x
u y
(a)
得应变分量的表示式
x x 2w 2z
弹塑性力学第05章
基尔霍夫假设
• （以略2）去与不σ计x，。σy ， τxy等相比，σz很小，在计算变形时可 • （3）薄板中面内各点只有垂直位移w而无x方向和y方
向的位移，即 • （u）z=0=0，（v）z=0=0，（w）z=0=w（x,y）
• 根即据在这中个面假内设无，应中变面发内生的。应中变面分内量的εx位，移εy和函γ数xyw均（等x于,y零）， 称为挠度函数。
2
z y z h 0 2
z z h 0
2
z
z h 2
q
弹塑性力学第05章
（d）
将式（5-3）代入方程（c），经积分后，利用边 界条件（d）的前三式，不难得到以下结果:
zx
E
21 2
z2
h2 4
x
2
w
zy
E
21 2
z2
h2 4
y
2w
（5-4）
z61 E-h32 1 2h z21h z22w（5-5）
第五章 薄板的小挠度弯曲
•
板是工程中常用的构件，当外荷载作用方
向平行于板面且沿板厚均匀分布且不发生失稳
现象时，可以处理为平面应力问题；当外荷载
作用方向垂直于板面时，则属于弹性力学的空
间问题。由于数学上处理空间问题的复杂性，
要求得满足全部基本方程和边界条件的精确解
非常困难，这就需要引入简化计算的近似假设。
(Navier解) • §5-6 矩形薄板的三角级数解(Levy解) • §5-7 圆形薄板的弯曲
弹塑性力学第05章
§5-1 基本概念与计算假定
• 板 、板面、板边 、板厚 • 薄膜 • 薄板：当板厚与板面内
最小特征尺寸之比在 1/80～1/5之间时 • 厚板 • 挠度 • 小挠度问题：挠度与板 厚之比小于或等于1/5 • 大挠度问题
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弹塑性力学第05章
基尔霍夫假设
• （1）直法线假设 • （2）σz引起的变形略去不计 • （3）中面内各点只有垂直位移w
基尔霍夫假设
• （1）变形前垂直于薄板中面的直线段（法线）在变形 后仍保持为直线，并垂直于变形后的中面，且其长度 不变，称为直法线假设，它与材料力学中梁弯曲问题 的平面假设相似。若 将板中面作为xOy坐 标面，z轴垂直向下， 则根据此假设，有 εz=0和γxz=γyz=0。
-vzw （5-1） y
x
u x
式（5-1）表示，薄板内坐标为（x,y,z） y 的任一点，分别在x和y方向的位移沿板厚
v y
方向呈线性分布，中面处位移为零，在上、 下表面处位移最大。
利用式（a）的第一、第二和第四式， 得应变分量的表示式
x x 2w 2z
y y 2w 2z
xy 2 x 2 w yz
y
y
E
1 2
y
x
xy
E
2 1
xy
x
Ez 1
2
z 1
2
2w y2
2w x 2
xy
Ez 1
2w xy
（5-3）
这是薄板小挠度弯曲时，主要应力σx，σy和τxy与挠度w的关 系式。可见它们沿板的厚度也是呈线性分布，其在中面上为零， 在上、下板面处达到极值。
第五章 薄板的小挠度弯曲
•
板是工程中常用的构件，当外荷载作用方
向平行于板面且沿板厚均匀分布且不发生失稳
现象时，可以处理为平面应力问题；当外荷载
作用方向垂直于板面时，则属于弹性力学的空
间问题。由于数学上处理空间问题的复杂性，
要求得满足全部基本方程和边界条件的精确解
非常困难，这就需要引入简化计算的近似假设。
弹塑性力学 第05章弹性力学问题的建立和一般原理
假设其余应力分量全为零，并且由图中的几何关系，于是 可得下列一组应力分量
应力分量
M O
τ xz = −αGy ，τ yz = αGx σ x = σ y = σ z = τ xy = 0
代入平衡微分方程
τ zy
ϕ
τ
x
τ zx
∂σ x ∂τ yx ∂τ zx + + + Fbx = 0 ∂x ∂y ∂z ∂τ xy ∂σ y ∂τ zy + + + Fby = 0 ∂x ∂y ∂z ∂τ xz ∂τ yz ∂σ z + + + Fbz = 0 ∂x ∂y ∂z
假设弹性体受已知体力作用，在物体的边界上，或者面 力已知，或者位移已知，或者一部分上面力已知，而另一部 分上位移已知，则弹性体平衡时，体内各点的应力分量与应 变分量是唯一的，对于后两种情形，位移也是唯一的。
这一定理以这样一个假设为依据：当物体不受外力作用 时，体内的应变能为零，应力分量和应变分量也全为零。当
∫∫τ
∫∫τ
zx
dxdy = 0
dxdy = 0
M O
τ zy
ϕ
τ
x
zy
M = ∫∫ (xτ zy − yτ zx )dxdy
将应力分量代入
τ zx
τ yz = αGx
y
τ xz = −αGy
σ x = σ y = σ z = τ xy = 0
∫∫τ zx dxdy = 0
∫∫τ
zy
τ xz = −αGy
1 ε ij = (1 +ν )σ ij −νσ kk δ ij E
或
[
]
σ ij = λε kk δ ij + 2Gε ij
应力分量
M O
τ xz = −αGy ，τ yz = αGx σ x = σ y = σ z = τ xy = 0
代入平衡微分方程
τ zy
ϕ
τ
x
τ zx
∂σ x ∂τ yx ∂τ zx + + + Fbx = 0 ∂x ∂y ∂z ∂τ xy ∂σ y ∂τ zy + + + Fby = 0 ∂x ∂y ∂z ∂τ xz ∂τ yz ∂σ z + + + Fbz = 0 ∂x ∂y ∂z
假设弹性体受已知体力作用，在物体的边界上，或者面 力已知，或者位移已知，或者一部分上面力已知，而另一部 分上位移已知，则弹性体平衡时，体内各点的应力分量与应 变分量是唯一的，对于后两种情形，位移也是唯一的。
这一定理以这样一个假设为依据：当物体不受外力作用 时，体内的应变能为零，应力分量和应变分量也全为零。当
∫∫τ
∫∫τ
zx
dxdy = 0
dxdy = 0
M O
τ zy
ϕ
τ
x
zy
M = ∫∫ (xτ zy − yτ zx )dxdy
将应力分量代入
τ zx
τ yz = αGx
y
τ xz = −αGy
σ x = σ y = σ z = τ xy = 0
∫∫τ zx dxdy = 0
∫∫τ
zy
τ xz = −αGy
1 ε ij = (1 +ν )σ ij −νσ kk δ ij E
或
[
]
σ ij = λε kk δ ij + 2Gε ij
弹塑性力学习题集
第二章应力
第四章本构关系
讨论:
s
σ3
h 3
h s
ε2
时，s 44h 本构方程为:
ε
σE =时，s )
1()
(111E
E
E E s s s -+=-+=σεεεσσs
εs
σ3
h 3
h
P
三杆均处于弹3
h 3h
P
03
h 3h
P
3
h 3
h
P
在弹塑性阶段，１杆虽然进入塑性状态，但由于其余两杆仍处于弹性阶段，１杆的塑性变形受到限制，整个桁架的变形仍限制在弹性变形的量级，这个阶段可称为约束的塑性变形阶段．在塑性阶段，三杆都进入塑性状态，桁架的变形大于弹性变形量
级．一般说来，所有的弹塑性结构在外力的作用下，都会有这样三个变形的阶段．
3
h 3
h
P
扭和内压作用，有应力分量
求：
比例从零开
多大时开始进入屈服？z ϕϕτ3=（２）开始屈服后，继续给以应力增量，满足0
=d γMises ：
屈服准则为
21=z f σz z ϕϕτσσ32==代入上式得到屈服后，增量本构关系为：
z
z
z z d E G d d σστσλϕ898=
=
第五章 弹塑性力学问题的提法
第六章弹塑性平面问题
试求其应力分量。
图6.7 局部受均布载荷简支粱
的增大而迅速衰减。
第五章弹塑性力学问题的提法优秀课件
在一般情况下,屈服条件和所考虑的应力状态有关
f (ij) 0
屈服函数. 表示在一个六维应力空间内的 超曲面.
超曲面上的任一点(称为应力点)都表示一个屈服应力
状态. 所以又称 屈服面.
对于各向同性材料,坐标轴的转动不应当影响 材料的屈服,因而可以取三个应力主轴为坐标 轴.屈服函数改写为
f(1,2,3)0
第一类边值问题 在全部边界上给定体力和面力，求在平衡状态下的 应力场和位移场，称这类问题为应力边值问题。
边界称为自由边界，属应力边界的特殊情况。如果边界上有集中力， 应转换为作用在微小面积上的均布面力；集中力偶则应转换为作用 在微小面积上的非均布面力。
第二类边值问题 给定物体力和在物体表面各点的位移，求在平衡状 态下的应力场和位移场，称这类问题为位移边值问题。
当物体处于弹塑性状态时，同样有3个平衡方程，6个几何 方程以及6个本构方程。但在此情况下多引进了一个参数
d ，不过也增加了一个屈服条件 f (ij) 0
只有在应力满足屈服条件时，d 才不等于零。
在研究弹塑性小变形平衡问题范围内时，以上弹塑性力学问题 的解还必须满足的边界条件。边界条件一般可分为三类，即
球形应力状态只引起弹性体积变化,而不影响材料的屈服.
屈服函数只包含应力偏量,即
f (sij) 0
这样,屈服函数为应力偏量的函数,而且可以在 主应力1，2，3所构成的空间,即主应力空间 内来讨论.
4 德鲁克公设与伊留申公设
Drucker公设:
对于处于在某一状态下的材料质点（或试件），借助一个外部作用， 在其原有的应力状态之上，缓慢地施加并卸除一组附加应力，在这 附加应力的施加和卸除的循环内，外部作用所做的功是非负的。
由此可见，弹性力学的基本方程组一般地反映物体内部的应 力、应变和位移之间相互关系的普遍规律，而定解条件具体 给定了每一个边值问题的特定规律。因此，每一个具体问题 反映在各自的边界条件上。所以，弹性力学问题的基本方程 组和边界条件共同构成弹力学问题严格而完整的提法。
f (ij) 0
屈服函数. 表示在一个六维应力空间内的 超曲面.
超曲面上的任一点(称为应力点)都表示一个屈服应力
状态. 所以又称 屈服面.
对于各向同性材料,坐标轴的转动不应当影响 材料的屈服,因而可以取三个应力主轴为坐标 轴.屈服函数改写为
f(1,2,3)0
第一类边值问题 在全部边界上给定体力和面力，求在平衡状态下的 应力场和位移场，称这类问题为应力边值问题。
边界称为自由边界，属应力边界的特殊情况。如果边界上有集中力， 应转换为作用在微小面积上的均布面力；集中力偶则应转换为作用 在微小面积上的非均布面力。
第二类边值问题 给定物体力和在物体表面各点的位移，求在平衡状 态下的应力场和位移场，称这类问题为位移边值问题。
当物体处于弹塑性状态时，同样有3个平衡方程，6个几何 方程以及6个本构方程。但在此情况下多引进了一个参数
d ，不过也增加了一个屈服条件 f (ij) 0
只有在应力满足屈服条件时，d 才不等于零。
在研究弹塑性小变形平衡问题范围内时，以上弹塑性力学问题 的解还必须满足的边界条件。边界条件一般可分为三类，即
球形应力状态只引起弹性体积变化,而不影响材料的屈服.
屈服函数只包含应力偏量,即
f (sij) 0
这样,屈服函数为应力偏量的函数,而且可以在 主应力1，2，3所构成的空间,即主应力空间 内来讨论.
4 德鲁克公设与伊留申公设
Drucker公设:
对于处于在某一状态下的材料质点（或试件），借助一个外部作用， 在其原有的应力状态之上，缓慢地施加并卸除一组附加应力，在这 附加应力的施加和卸除的循环内，外部作用所做的功是非负的。
由此可见，弹性力学的基本方程组一般地反映物体内部的应 力、应变和位移之间相互关系的普遍规律，而定解条件具体 给定了每一个边值问题的特定规律。因此，每一个具体问题 反映在各自的边界条件上。所以，弹性力学问题的基本方程 组和边界条件共同构成弹力学问题严格而完整的提法。
塑性力学第五章(2)-简单的弹塑性问题(二)
σs
E
不变， ，保持 ε s不变，再加扭矩至 γ s =
τs
G
γ 同时拉扭进入塑性状态， 不变， （3）同时拉扭进入塑性状态，保持 ε 不变，到
ε s ,γ s
求应力分量
σ ,τ = ?
τ σ
Mises条件： 条件： 条件
σ 2 + 3τ 2 = σ s2
τ
σ
3
s
B
C A
O
σ
σ
s
γ
ε = σs
E =
应变分量（体积不可压缩）： 应变分量（体积不可压缩）：
σ
1 de z = d ε , de r = deθ = − d ε 2
d γ zθ = d γ
γ θr = γ rz = 0
塑性功增量： 塑性功增量：
dW d = sij deij
= s z de z + s r de r + sθ deθ + τ θz d γ θz + τ θr d γ θr + τ rz d γ rz
th
σs
σs
σ =
ch
σs
3G γ
σs
γ =
σs
3G
⇒
σ = 0 .648 σ s , τ = 0 .439 σ s
（2）先扭后拉 ）
γ
σs
3G
τ
B C
σ
3
A
s
B
C A
O
σs
3G
ε
O
σ
σ
s
dγ = 0
dW d = σ d ε + τd γ = σ d ε
3Gd ε = dσ 1−
弹塑性力学-05厚壁圆筒ppt课件
u(1 2 E )r 2r2 b s b2(12)r2 =1/2
u 3r 2 s
4Er
精选课件PPT
18
五、位移分量（平面应变状态）
2. 弹塑性阶段：
（2） 塑性区：a r r
ez 0 ,q 0 ,er eq 0
连续条件：
du u 0 dr r
u C r
ue rrup rr
C(1 2 E )r22 b s b2(12)r2
一内外半径比为一内外半径比为bbab的封闭厚壁圆筒受内压的封闭厚壁圆筒受内压p和扭矩和扭矩tt同时作用该材料服从同时作用该材料服从misesmises屈服条件求内外表面同时达到屈服条件求内外表面同时达到屈服时的屈服时的tp试比较内半径为试比较内半径为aa外半径为外半径为2a2a的单层两层四层八层的单层两层四层八层厚壁圆筒的弹性极限压力和塑性极限压力
3ei 2i
z
m
假设2
εz 0
zm1 3rqz
z m12r q
精选课件PPT
22
❖几何方程： （轴对称问题）
du
u
εr
, dr
εθ
r
εz 0
εr
εθ
ez
0,1
2
du u 0 dr r
du dr
u
r
lu n lr n C u C r
C ε r r2
C εq r2
εz 0
εq
r
q
s
2
rb22
12lnrr
精选课件PPT
11
三、全塑性分析
r ＝b
pl
s
lnb a
ps
2
1rb22
2lnra
塑性极限压力
u 3r 2 s
4Er
精选课件PPT
18
五、位移分量（平面应变状态）
2. 弹塑性阶段：
（2） 塑性区：a r r
ez 0 ,q 0 ,er eq 0
连续条件：
du u 0 dr r
u C r
ue rrup rr
C(1 2 E )r22 b s b2(12)r2
一内外半径比为一内外半径比为bbab的封闭厚壁圆筒受内压的封闭厚壁圆筒受内压p和扭矩和扭矩tt同时作用该材料服从同时作用该材料服从misesmises屈服条件求内外表面同时达到屈服条件求内外表面同时达到屈服时的屈服时的tp试比较内半径为试比较内半径为aa外半径为外半径为2a2a的单层两层四层八层的单层两层四层八层厚壁圆筒的弹性极限压力和塑性极限压力
3ei 2i
z
m
假设2
εz 0
zm1 3rqz
z m12r q
精选课件PPT
22
❖几何方程： （轴对称问题）
du
u
εr
, dr
εθ
r
εz 0
εr
εθ
ez
0,1
2
du u 0 dr r
du dr
u
r
lu n lr n C u C r
C ε r r2
C εq r2
εz 0
εq
r
q
s
2
rb22
12lnrr
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11
三、全塑性分析
r ＝b
pl
s
lnb a
ps
2
1rb22
2lnra
塑性极限压力
弹塑性力学
0
1
1/cos 1/ 2θ
δ /δe
5.2 理想弹塑性材料的简单桁架
三、卸载
卸载符合弹性规律。 则由式(5.33)得 卸载符合弹性规律。设荷载变化为∆P ，则由式 得
∆P ∆σ 2 = σs, Pe ∆ε 2 = ∆σ 2 / E , ∆P ∆σ 1 = σ s cos 2 θ Pe ∆ε1 = ∆σ 1 / E
σ
B A
拉伸塑性变形后使 压缩屈服极限降低 的现象。即正向强 化时反向弱化。
σs
O
O’
ε
σ s’
B’ B’’
σs’’
应力－ 5.1 应力－应变的简化模型
σ
3.反向加载应力-应变简化模型 反向加载应力反向加载应力
1). 等向强化模型 拉伸和压缩时的屈服极限相等
B A
σs
(5.16)
| σ |= ψ ( ∫ | d ε |)
(5.34)
A(1 + 2 cos3 θ ) = Pe / σ s (5.30),(5.31)变为 变为
P P σ 2 = σ s , σ 1 = σ s cos 2 θ Pe Pe
(5.33)
5.2 理想弹塑性材料的简单桁架
二、弹塑性阶段（ P > Pe） 弹塑性阶段（
（塑性流动阶段） 塑性流动阶段）
p
2). 随动强化模型 拉伸和压缩的弹性范围不变
O
O’ ε
塑性应变按绝 对值进行累积
σ s’
B’ B’’
σs’’
| σ − H (ε ) |= σ s
p
例：线性强化的情形
(5.17)
| σ − cε p |= σ s
等向强化： 等向强化：OABB’’ 随动强化： 随动强化：OABB’
弹塑性力学-陈明祥版的-课后习题答案++
◆ 分析研究物理现象的方法和工具的选用与人们 当时对客观事物的认识水平有关，会影响问题 的求解与表述。
◆ 所有与坐标系选取无关的量，统称为物理恒量。
◆ 在一定单位制下，只需指明其大小即足以被说明
的物理量，统称为标量。例如温度、质量、功等。
◆ 在一定单位制下，除指明其大小还应指出其方向
的物理量，称为矢量。例如速度、加速度等。
x j xk
（I-25）
4.张量的分解
张量一般是非对称的。若张量 ai的j 分量满足
aij a ji
（I-27）
则 aij称为对称张量。 如果 的分ai量j 满足
aij a ji
（I-28）
则称为反对称张量。显然反对称张量中标号重复的
分量(也即主对角元素)为零，即 a11 a22 。a33 0
弹塑性力学与材料力学同属固体力学的 分支学科，它们在分析问题解决问题的基本 思路上都是一致的，但在研究问题的基本方 法上各不相同。其基本思路如下：
(1) 受力分析及静力平衡条件 (力的分析)
物体受力作用处于平衡状态，应当满足的条件 是什么？（静力平衡条件）
(2) 变形的几何相容条件 (几何分析)
材料是均匀连续的，在受力变形后仍应是连续 的。固体内既不产生“裂隙”，也不产生“重叠 ”， 此时材料变形应满足的条件是什么？（几何相 容条件）
建立起普 遍适用的理 论与解法。
1、涉及数学理论较复杂，并以其理论与解
法的严密性和普遍适用性为特点；
2、弹塑性的工程解答一般认为是精确的；
3、可对初等力学理论解答的精确度和可靠
进行度量。
四、 弹塑性力学的基本任务
可归纳为以下几点： 1．建立求解固体的应力、应变和位移分布规律的 基本方程和理论； 2．给出初等理论无法求解的问题的理论和方法， 以及对初等理论可靠性与精确度的度量； 3．确定和充分发挥一般工程结构物的承载能力， 提高经济效益； 4．为进一步研究工程结构物的强度、振动、稳定 性、断裂等力学问题，奠定必要的理论基础。
◆ 所有与坐标系选取无关的量，统称为物理恒量。
◆ 在一定单位制下，只需指明其大小即足以被说明
的物理量，统称为标量。例如温度、质量、功等。
◆ 在一定单位制下，除指明其大小还应指出其方向
的物理量，称为矢量。例如速度、加速度等。
x j xk
（I-25）
4.张量的分解
张量一般是非对称的。若张量 ai的j 分量满足
aij a ji
（I-27）
则 aij称为对称张量。 如果 的分ai量j 满足
aij a ji
（I-28）
则称为反对称张量。显然反对称张量中标号重复的
分量(也即主对角元素)为零，即 a11 a22 。a33 0
弹塑性力学与材料力学同属固体力学的 分支学科，它们在分析问题解决问题的基本 思路上都是一致的，但在研究问题的基本方 法上各不相同。其基本思路如下：
(1) 受力分析及静力平衡条件 (力的分析)
物体受力作用处于平衡状态，应当满足的条件 是什么？（静力平衡条件）
(2) 变形的几何相容条件 (几何分析)
材料是均匀连续的，在受力变形后仍应是连续 的。固体内既不产生“裂隙”，也不产生“重叠 ”， 此时材料变形应满足的条件是什么？（几何相 容条件）
建立起普 遍适用的理 论与解法。
1、涉及数学理论较复杂，并以其理论与解
法的严密性和普遍适用性为特点；
2、弹塑性的工程解答一般认为是精确的；
3、可对初等力学理论解答的精确度和可靠
进行度量。
四、 弹塑性力学的基本任务
可归纳为以下几点： 1．建立求解固体的应力、应变和位移分布规律的 基本方程和理论； 2．给出初等理论无法求解的问题的理论和方法， 以及对初等理论可靠性与精确度的度量； 3．确定和充分发挥一般工程结构物的承载能力， 提高经济效益； 4．为进一步研究工程结构物的强度、振动、稳定 性、断裂等力学问题，奠定必要的理论基础。
塑性力学第五章(2)-简单的弹塑性问题(二)
2
ε = 0.707σ s
1 τ= 3
σs ε2 + γ2
1 3
γ = 0.408σ s
附一： 附一：
理想弹塑性材料的 Prandtl
理想弹塑性力学模型
— Reuss 理论
σ σs
Eε σ = σ s
ε ≤ εs ε > εs
εs εp εe ε
在塑性区， 在塑性区，应变增量由弹性和塑 性两部分组成。 性两部分组成。
简 单 的 弹 塑 性 问 题(二) 二
薄壁圆筒的拉扭联合变形 增量理论 全量理论
不可压缩（v=0.5）理想弹塑性材料的薄壁圆管受轴向拉力和扭矩作用， 不可压缩（v=0.5）理想弹塑性材料的薄壁圆管受轴向拉力和扭矩作用， 使用Mises条件。 使用Mises条件。 条件 应力路径：（1）先拉至 ε s = ：（1 应力路径：（ （2）先扭后拉。 先扭后拉。
th
σs
σs
σ =
ch
σs
3G γ
σs
γ =
σs
3G
⇒
σ = 0 .648 σ s , τ = 0 .439 σ s
（2）先扭后拉 ）
γ
σs
3G
τ
B C
σ
3
A
s
B
C A
O
σs
3G
ε
O
σ
σ
s
dγ = 0
dW d = σ d ε + τd γ = σ d ε
3Gd ε = dσ 1−
dσ σ 2 dε dε = + 3G σ s2
σ = 0 .707 σ s τ = 0 .408 σ s
σ 2 + 3τ 2 = σ s2
ε = 0.707σ s
1 τ= 3
σs ε2 + γ2
1 3
γ = 0.408σ s
附一： 附一：
理想弹塑性材料的 Prandtl
理想弹塑性力学模型
— Reuss 理论
σ σs
Eε σ = σ s
ε ≤ εs ε > εs
εs εp εe ε
在塑性区， 在塑性区，应变增量由弹性和塑 性两部分组成。 性两部分组成。
简 单 的 弹 塑 性 问 题(二) 二
薄壁圆筒的拉扭联合变形 增量理论 全量理论
不可压缩（v=0.5）理想弹塑性材料的薄壁圆管受轴向拉力和扭矩作用， 不可压缩（v=0.5）理想弹塑性材料的薄壁圆管受轴向拉力和扭矩作用， 使用Mises条件。 使用Mises条件。 条件 应力路径：（1）先拉至 ε s = ：（1 应力路径：（ （2）先扭后拉。 先扭后拉。
th
σs
σs
σ =
ch
σs
3G γ
σs
γ =
σs
3G
⇒
σ = 0 .648 σ s , τ = 0 .439 σ s
（2）先扭后拉 ）
γ
σs
3G
τ
B C
σ
3
A
s
B
C A
O
σs
3G
ε
O
σ
σ
s
dγ = 0
dW d = σ d ε + τd γ = σ d ε
3Gd ε = dσ 1−
dσ σ 2 dε dε = + 3G σ s2
σ = 0 .707 σ s τ = 0 .408 σ s
σ 2 + 3τ 2 = σ s2
弹塑性力学-05
e u v w 2 x x xy xz
2 2 2
e 2 u 0 x e 2 v 0 y e 2 w 0 z
u j , ji ui. jj 0
E Ev ij ij ij e 1 v 1 2v 1 v
其中
e ii
6
塑性阶段，应力满足屈服函数 根据增量理论有
f ij 0 ，在此条件下，
1 1 d x dsx ds x , d xy d xy d xy 2G G 1 1 d y ds y ds y , d yz d yz d yz 2G G 1 1 d z dsz ds z , d zx d zx d zx 2G G
上式称为拉梅-纳维方程
16
e 2 u Fbx 0 x e 2 v Fby 0 y e 2 w Fbz 0 z
方程组是基本方程的综合（包括平衡方程、几何方程及 本构方程）、方程组含有三个未知函数。此外，边界条 件也要用位移表示，当给定位移边界条件时，问题自然 简单。如给定应力边界条件，则需将边界条件加以变换， 改用位移表示。
10
问题的提法
弹塑性力学问题的提法必须使定解问题是适定的，即：（1） 有解；（2）解是唯一的；（3）解是稳定的。就是说，如定 解条件（边界条件和初始条件）有微小变化，只引起解作微 小变化。我们这里只限于讨论前两个问题。 求解弹塑性力学问题的目的，在于求出问题内各点的应力和 位移，即应力场、位移场。因而，问题的提法是，给定作用 在物体全部边界或内部的外界作用（包括温度影响，外力 等），求解物体内因此产生的应力场和位移场。