工程彈塑性力學(xué)

工程彈塑性力學(xué)第一頁(yè)，共二十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日123第二頁(yè)，共二十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日第三頁(yè)，共二十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日彈塑性力學(xué)基本概念彈塑性力學(xué)的發(fā)展史基本假設(shè)及實(shí)驗(yàn)資料簡(jiǎn)化本構(gòu)模型第四頁(yè)，共二十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日1、力學(xué)分類◆一般力學(xué)：研究對(duì)象是剛體。研究力及其與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系。分支學(xué)科:理論力學(xué)，分析力學(xué)等?！艄腆w力學(xué)：研究對(duì)象是可變形固體。研究固體材料變形、流動(dòng)和斷裂時(shí)的力學(xué)響應(yīng)。其分支學(xué)科：材料力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、彈性力學(xué)、塑性力學(xué)、彈塑性力學(xué)、斷裂力學(xué)、流變學(xué)、疲勞等。◆流體力學(xué)：研究對(duì)象是液體或氣體。分支學(xué)科:水力學(xué)、空氣動(dòng)力學(xué)等。第五頁(yè)，共二十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日2.物體力和變形的發(fā)展過(guò)程屈服荷載極限荷載彈性變形：荷載消失后可以恢復(fù)。應(yīng)力與變形呈線性關(guān)系，而且一一對(duì)應(yīng)。彈性階段彈塑性階段頸縮階段AOPBC塑性變形彈性變形塑性變形：荷載消失后不能恢復(fù)。應(yīng)力與變形呈非線性關(guān)系，而且不一一對(duì)應(yīng)。第六頁(yè)，共二十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日2.物體力和變形的發(fā)展過(guò)程屈服荷載極限荷載彈性階段彈塑性階段頸縮階段AOBC塑性變形彈性變形彈性力學(xué)彈塑性力學(xué)：研究物體從彈性階段到彈塑性階段，直到最終破壞的整個(gè)發(fā)展過(guò)程的力學(xué)問(wèn)題。進(jìn)入彈塑性階段后，同時(shí)存在彈性和塑性兩種變形。塑性力學(xué)彈性設(shè)計(jì)浪費(fèi)材料；彈塑性設(shè)計(jì)可充分挖掘材料潛力。第七頁(yè)，共二十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日3.彈塑性力學(xué)的主要內(nèi)容彈塑性本構(gòu)關(guān)系彈性本構(gòu)關(guān)系：廣義虎克定律；塑性本構(gòu)關(guān)系：增量理論和全量理論。研究荷載作用下物體內(nèi)任一點(diǎn)的應(yīng)力和變形。了解材料的的強(qiáng)度和剛度，更好利用材料。第八頁(yè)，共二十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日1、彈性力學(xué)的發(fā)展史◆第一階段：從17世紀(jì)開(kāi)始，試驗(yàn)探索彈性力學(xué)的基本規(guī)律。標(biāo)志成果：虎克定律，牛頓力學(xué)三大定律?！舻谌A段：從19世紀(jì)后期開(kāi)始，彈性力學(xué)理論和應(yīng)用有較大發(fā)展。標(biāo)志成果：圣維南原理，接觸問(wèn)題，應(yīng)力集中問(wèn)題，建立各種能量原理，發(fā)展很多近似算法。◆第二階段：從17世紀(jì)末開(kāi)始，對(duì)梁進(jìn)行理論研究。標(biāo)志成果：柯西提出了應(yīng)力應(yīng)變概念，建立了幾何方程和平衡方程，廣義虎克定律。第九頁(yè)，共二十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日1、彈性力學(xué)的發(fā)展史◆第四階段：從20世紀(jì)20年代開(kāi)始，彈性力學(xué)出現(xiàn)很多邊緣分支。標(biāo)志：非線性彈性力學(xué)、熱彈性力學(xué)、氣動(dòng)彈性力學(xué)、水彈性力學(xué)、粘彈性力學(xué)等。

從這一時(shí)期開(kāi)始，我國(guó)力學(xué)家錢偉長(zhǎng)、胡海昌、徐芝綸開(kāi)始對(duì)彈性力學(xué)研究，為我國(guó)彈性力學(xué)的理論研究和工程應(yīng)用做出了突出貢獻(xiàn)。第十頁(yè)，共二十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日2、塑性力學(xué)的發(fā)展史◆18世紀(jì)：1773年庫(kù)倫提出土的本構(gòu)關(guān)系?！?0世紀(jì)：1913年提出的Mises屈服條件，1924年Hencky提出全量理論，1930年P(guān)randtl提出增量理論，1937年Nadai考慮強(qiáng)化效應(yīng)建立大變形的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系。1950年提出等向強(qiáng)化和隨動(dòng)強(qiáng)化模型。1960年后塑性本構(gòu)關(guān)系研究，試驗(yàn)測(cè)量塑性變形。出現(xiàn)計(jì)算塑性力學(xué)分支。◆19世紀(jì)：從1864年Tresca提出最大剪應(yīng)力屈服條件，1870年圣維南解決柱體的彈塑性扭轉(zhuǎn)和彎曲問(wèn)題及厚壁筒受內(nèi)壓?jiǎn)栴}。第十一頁(yè)，共二十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日1、基本假定均勻連續(xù)性假設(shè)：假設(shè)介質(zhì)均勻連續(xù)無(wú)間隙地充滿整個(gè)物體。材料的彈性性質(zhì)不受塑性變形的影響：彈性變形與應(yīng)力間始終是線性關(guān)系。不考慮時(shí)間對(duì)材料性質(zhì)的影響：僅與荷載有關(guān)。只考慮穩(wěn)定材料和荷載逐級(jí)緩慢增加：適用于靜力學(xué)。小變形假設(shè)：變形遠(yuǎn)小于物體的幾何尺寸，平衡方程建立在原始形狀上，忽略位移的高階微小量。第十二頁(yè)，共二十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日低碳鋼等韌性材料的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系比例極限屈服極限彈性極限強(qiáng)度極限三種極限相差很小，通常取:線彈性階段非線性彈性階段流動(dòng)階段強(qiáng)化階段頸縮階段AOBCEGFGH2、基本試驗(yàn)資料1）簡(jiǎn)單拉伸試驗(yàn)第十三頁(yè)，共二十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日無(wú)明顯流動(dòng)階段的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系Os0.2Dseepee

CAB0.2%屈服應(yīng)力中碳鋼,高強(qiáng)度合金鋼,有色金屬等2、基本試驗(yàn)資料1）簡(jiǎn)單拉伸試驗(yàn)經(jīng)過(guò)屈服階段后，材料又恢復(fù)了抵抗變形的能力。在第二次加載過(guò)程中，彈性系數(shù)仍保持不變，但彈性極限及屈服極限有升高現(xiàn)象，其升高程度與塑性變形的歷史有關(guān)，決定與前面塑性變形的程度。這種現(xiàn)象稱為材料的應(yīng)變強(qiáng)化。第十四頁(yè)，共二十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日材料在塑性階段的一個(gè)重要特點(diǎn)：在加載和卸載的過(guò)程中應(yīng)力和應(yīng)變服從不同的規(guī)律：加載:卸載:簡(jiǎn)單拉伸試驗(yàn)的塑性階段2、基本試驗(yàn)資料1）簡(jiǎn)單拉伸試驗(yàn)理想塑性材料：忽略強(qiáng)化階段；強(qiáng)化材料：有明顯的強(qiáng)化階段第十五頁(yè)，共二十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日簡(jiǎn)化本構(gòu)模型：理想塑性材料2、基本試驗(yàn)資料1）簡(jiǎn)單拉伸試驗(yàn)理想彈塑性模型卸載SS0DOA段：彈性加載階段，=EAB段：塑性流動(dòng)階段，=SCD段：彈性卸載階段，⊿=E⊿ABC理想剛塑性模型始終處于塑性流動(dòng)狀態(tài)，=SS0第十六頁(yè)，共二十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日簡(jiǎn)化本構(gòu)模型：強(qiáng)化材料2、基本試驗(yàn)資料1）簡(jiǎn)單拉伸試驗(yàn)線性強(qiáng)化彈塑性模型卸載SS0DOA段：彈性加載階段，=EAB段：強(qiáng)化階段，=S+E1(-s)CD段：彈性卸載階段，⊿=E⊿ABC線性強(qiáng)化剛塑性模型始終處于強(qiáng)化狀態(tài)，=S+E1(-s)S0第十七頁(yè)，共二十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日簡(jiǎn)化本構(gòu)模型：強(qiáng)化材料2、基本試驗(yàn)資料1）簡(jiǎn)單拉伸試驗(yàn)冪強(qiáng)化模型任意階段：=S

(-s)n缺點(diǎn)：原點(diǎn)處切線斜率為無(wú)窮，與試驗(yàn)不符，不能用于加載初期。S0S第十八頁(yè)，共二十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日2、基本試驗(yàn)資料2）簡(jiǎn)單壓縮試驗(yàn)一般認(rèn)為金屬韌性材料應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線關(guān)于坐標(biāo)原點(diǎn)對(duì)稱，具有抗拉、抗壓對(duì)稱的性質(zhì)。拉伸與壓縮曲線的差異（一般金屬材料）O拉se壓應(yīng)變<10%時(shí)，基本一致；應(yīng)變10%時(shí)，較大差異。一般金屬的拉伸與壓縮曲線比較用簡(jiǎn)單拉伸試驗(yàn)代替簡(jiǎn)單壓縮試驗(yàn)進(jìn)行塑性分析是偏于安全的。第十九頁(yè)，共二十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日2、基本試驗(yàn)資料2）簡(jiǎn)單壓縮試驗(yàn)反向加載（一般金屬材料）ss’s’’O’卸載后反向加載，ss’’<ss’

——Bauschinger效應(yīng)即拉伸塑性變形后使壓縮屈服極限降低的現(xiàn)象。即正向強(qiáng)化時(shí)反向弱化。ABB’加載至強(qiáng)化階段后開(kāi)始卸載為零，再反向加載至強(qiáng)化階段。B’’拉壓屈服極限：ss=

ss’第二十頁(yè)，共二十二頁(yè)，編輯于2023年，星期日3）靜水壓力(各向均勻受壓)試驗(yàn)體積變化與壓力的關(guān)系對(duì)韌性金屬材料，認(rèn)為塑性變形不受靜水壓力的影響。但對(duì)于鑄鐵、巖石、土壤等材料，靜水壓力對(duì)屈服應(yīng)力和塑性變形