塑性力学第五章(7)-理想刚塑性平面应变问题(二)

合集下载

理想刚塑性详解

理想刚塑性详解

=
1 2
sij
sij
1 2
(s
2 x
s
2 y
s
2 xy
s
2 yx
)
(x
y 2
)2
2 xy
=2max
偏应力的第二不变量与最大剪应力的平方相等 这说明Mises屈服条件与Tresca条件在平面应变刚塑性条件下重合。
基本方程 在物体中出现两个区域,塑性区和刚性区。
(1)刚性区 应变率场等于零, 应力场满足平衡方程和力边界条件,不违背屈服条件,可以不唯一。
B
C
说明:设A点的A已知,根据已知条件,A点的A也已知 沿线: A2kA=C1 可算出C1, C2kC =C1 可算出C(因为C已知) 沿线: C+2kC=C1 可算出C1, B+2kB=C1 可算出B
若滑移线为直线,则沿该直线、、 C和C以及x,y和xy均为常数。 说明:设线为直线,则沿该直线为常数, 由于在同一条滑移线上C是常数,因此=C+2k也是常数。
n
nt
n
x
1 2
arccos( n t
速度方程求解
x y tan2 2 xy
vx 0, v y 0
x
y
vx v y tan2( vx v y )0
x y
y x
vx=v cosv sin, vy=v sin+vcos
x
(v cosv sin)=0
y
(v
sin+vcos)=0
v v
v
v
沿线:
dv v d = 0
沿线:
(2)塑性区内 平衡方程:(不考虑体积力)
x yx 0 x y
xy y 0 x y

理想刚塑性

理想刚塑性

滑移线坐标x、y已知,若任一点的值已知,其它各点的应力值均可求出

C
B

说明:设A点的A已知,根据已知条件,A点的A也已知
沿线: A2kA=C1 可算出C1, C2kC =C1 可算出C(因为C已知) 沿线: C+2kC=C1 可算出C1, B+2kB=C1 可算出B
x
控制方程
沿线, 沿线, 沿线: 沿线: 2k = const1 或 +2k = const2 或 dv v d = 0 dv + v d = 0 d=2kd d= 2kd
边界条件
1 arccos( nt / k ) +m 2 =n + ksin2()
力的方向,可确定哪一条是线。 求极限荷载p OA边,t<0,n=0是大主应力,n =1=+k=0, A == k。 OAB是均匀应力区,得B =A = k, 沿BC线(线),d = 2kd,从B点到C点,=2/2,得 C = B 2k= k2k(2/2)= 2k(2+1/2/2) OCD是均匀应力区,则D =C
( 2k) 0 s来自沿线,沿线,2k = const1
+2k = const2
或者写成增量的形式 沿线, = 2k 沿线, = 2k
速度方程求解
x y 2 xy tan2
v x v y v x v y tan 2( )0 x y y x
nt nt
t t
对于速度场,连续性条件要求:法向分量应连续,切线分量可以间断, 塑性区可相对于刚性区作相对滑动,即:
vn vn
vt vt

t
t

n
n

工程弹塑性力学-第五章-弹性力学平面问题

工程弹塑性力学-第五章-弹性力学平面问题

1. 平面应力问题
(1) 几何特征
等厚度薄 平板 t a, t b 一个方向的尺寸比另两个方向的尺寸小得多。 如:板式吊钩,旋转圆盘,工字形梁的腹板等
(2) 受力特征
(1)板边上受有平行于板面且不沿厚度变化的面力; (2)体力平行于板面且不沿厚度变化。
JUST
江苏科技大学 思考题:
Jiangsu University of Science and Technology
0 x 0 y 21 xy E
1 f1 f 2 x y x y 1
JUST
江苏科技大学
Jiangsu University of Science and Technology
ij 2G ij ij
i j 3
z 2G z x y z

z 0
z x y
JUST
5.1 平面应变问题 University of Science and Technology 江苏科技大学 Jiangsu
x
x
x
xy
y yx
y
xy
应变分量、位移分量也仅为 x、y 的函数,与 z 无关。
JUST
5.2广义 平面应力问题 of Science and Technology 江苏科技大学 Jiangsu University
什么是广义平面应力问题及其特点 平面应力问题的基本方程
几何形状符合平面应力条件,由于面力不是作用于板 边而是作用于板面且不平行于板面,故不是平面问题,更
不是平面应力问题。
几何形状符合平面应变条件,但面力沿柱长变化,故 不是平面应变问题。

工程弹塑性力学-第五章

工程弹塑性力学-第五章

在e=0处与s轴相切
s A 理想刚塑性模型
只有两个参数A和n,因而也不可能 准确地表示材料的所有特征。但由 于解析式比较简单,而且n可以在较 大范围内变化,所以也经常被采用。
5.2 应力应变简化模型
5. Ramberg-Osgood模型 (三参数模型)
s /s1
有三个参数,能较 好地代表真实材料, 数学表达式简单。
(1)小变形时,e E;变形程度越大, 误差越大。
ln ln
ln(1 ln
l0 ) ln(1 e ) e
e2
e3
e4
L
(5.22)
l0
l0
234
e
1.6 1.2 0.8 0.4
O -0.4 -0.8 -1.2 -1.6
E=lnl/l0
1.0 1.2 1.4 1.6 l/l0
当变形程度小于10% 时,两值比较接近。
(a) 理想刚塑性模型
s
(b) 线性强化刚塑性模型
s
ss
ss
e
O
s ss, 当e 0时
特别适宜于塑性极限载荷的分析。
e
O
s ss E1e , 当e 0时
5.2 应力应变简化模型
3. 一般加载规律
s (e ) Ee[1w(e )]
(5.12)
w(e ) 其中,w(e )
0,
Ee
(e ) , Ee
ss’’

B
B’

等向强化’:
OABB’’
随动强化: OABB’
5.2 应力应变简化模型
例题:已知一单向加载过程的应力路径为01.5ss 0 –ss 0,材料符
合线性随动强化规律,强化模量E’E/100,试求出对应的应变路径。

塑性理论 第五章 应变分析

塑性理论  第五章 应变分析

u y x
dx
u y y
dy
u y z
dz
x
uz
'
uz
(x
dx,
y
dy,
z
dz)
uz (x,
y, z)
uz x
dx
uz y
dy
uz z
dz
z
ui
M
' 1
ui ui
M1
uz
M(xi)
uy
ux
0
u
' z
u'
M (x dxi )
y
u
' x
y
变形体内无限接近两点的位移分量
——M’点位移到M’1点
z
第五章 应变分析
radius 3/8 in.
diameter, 0.5 in.
diameter, 0.75 in.
gauge length, 2 in.
reduced section, 2.25 in.
主要内容
5.1 应变的基本概念 5.2 几何方程 5.3 一点附近的应变分析 5.4 主应变、应变张量不变量 5.5 主剪应变,最大剪应变 5.6 应变速率 5.7 变形表示法 5.8 应力一应变曲线 5·9 变形体模型 5.10 变形协调方程 5.11 平面变形问题和轴对称问题
crack propagation
(in shear)
单元体均匀变形:直线—→直线,平行—→平行
小变形:
大变形:
103 ~ 102
102 ~ 101
例:将矩形六面体在千锤下进行撤粗,其塑性变形前后物体的形状:
图 矩形件塑性变形前后形状
第一类变形:诸棱边的相对变化,其下标表示伸长的方向或与棱边平行的轴向。

理想刚塑性平面应变问题

理想刚塑性平面应变问题

理想刚塑性平面应变问题滑移线作为一种分析和作图相结合的方法是首先由Bat-dorf 和Budiansky 在1949年提出的。

由于它对于求解理想刚塑性平面应变问题的方便和有效。

滑移线理论在塑性力学中占有很重要的地位,一直得到较快的发展。

除了对理想刚塑性平面应变问题例如机械加工,金属成型等冲压,轧锟和锻造等生产上广泛应用之外,近年来对平面应力问题,各向异性材料等也提出了滑移线理论和求解方法。

应当说理想刚塑性平面是一种假设,因为真实材料在塑性加工和变形过程中,往往存在加工硬化影响。

蠕变和应变率效应,惯性力的影响等,滑移线理论是在忽略这些因素,把问题作为“准静态”处理,从而导致理想化的理论模式。

自然这样的理想化的理论计算给出工程上的很好近似,方便求出极限载荷,与实验也比较相符,因而滑移线理论是值得深入研究和进一步发展的塑性力学重要内容。

刚塑性平面应变问题的基本方程一、不可压缩条件平面应变的位移满足关系:),(y x u u x x = ),(y x u u y y = 0=z u (1)其速度场满足:),(y x v dtdu x x=),(y x v dt du y y = 0==z z v dt du (2) 其应变率张量为:⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡∂∂∂∂+∂∂∂∂+∂∂∂∂=0000)(210)(21y v x v yv yv x v x v y y x xy xij ε(3)不可压缩条件表示为:0=++z y x εεε(4) 因为0=z ε ,故有: 0=∂∂+∂∂yv x v yx (5) 二、Levy —Mises 关系由于)2(yx x xS σσλλε-==)2(xy y y S σσλλε-==xyxy τλγ 2= 故有 xy x y xy x y xy x yyv x v x v y v τσσγεε2-=-=∂∂+∂∂∂∂-∂∂ 三、平衡条件和屈服条件不考虑体积力,平衡条件为:0=∂∂+∂∂yx xyx τσ (6.1) 0=∂∂+∂∂yxy xy στ (6.2)Mises 屈服条件:022=-=k J f 由正交流动法则,并知0=z ε,则有:0)(=-==∂∂=σσλλσλεz z zz S f 进而可知:σσσσ=+=2yx z (7)注意到:2yx x x S σσσσ-=-=2xy y y S σσσσ-=-= 故有y x S S -= (8)进而可知:22222222)2()2(2121xy y x xy x xy y x ij ij S S S S S S S J τσσ+-=+=++==∴Mises 屈服条件可进一步表示为下式:22244)(k xy y x =+-τσσ (9)又考虑到: 2231)2(2xy y x yx τσσσσσσ+-±+=故有:2231)2(2xyyx τσσσσ+-=-因此Tresca 屈服条件表示为:22244)(k xy y x =+-τσσ (10)应当注意: (9)中的3sk σ=,而(10)中的2skσ=注:如果给定应力边界条件还可以用(6)式和(10)式来求x σ ,y σ, xy τ在刚性区则有: 22244)(k xyy x <+-τσσϕκσσ2cos +=xϕκσσ2cos -=yϕκτ2sin =xy其中ϕ为1σ与x 轴夹角,而α线与x 轴夹角为θ,则有:4πθϕ+=进而: θϕ2sin 2cos -= ,θϕ2cos 2sin =θκσσ2sin -=xθκσσ2sin +=yθκτ2cos =xy将上式代入平衡方程(6)式可得:02sin 22cos 20=∂∂-∂∂-+∂∂yk x k x θθθθσ 02cos 22sin 20=∂∂+∂∂-∂∂+yk x k y θθθθσ (11)由 式θκσσ2sin -=xθκσσ2sin +=yθκτ2cos =xy可得xy yx tg τσσθ22-=-将上式代入式xy x y xy x y xy x yyv x v x v y v τσσγεε2-=-=∂∂+∂∂∂∂-∂∂ 可得 0)(2)(=∂∂+∂∂+∂∂-∂∂xv y v tg y v x v yx y x θ 0=∂∂+∂∂yv x v yx (12) 注:如果给定速度边界条件还可以用(11)和(12)来求y x V V ,,θ,σ滑移线1、应力场中的滑移线、应力方程材料发生塑性屈服时,任一点的应力状态可以用等斜面上的平均正应力和等斜面上剪应力表出。

第五章塑性理论

第五章塑性理论

硬化材料:
加卸载准则
理想塑性材料:
5.3 流动法则
流动规则用以确定塑性应变增量的方向或塑性应变增量张量的各个分量间的比 例关系。塑性理论规定塑性应变增量的方向是由应力空间的塑性势面g决定。在应力 空间中,各应力状态点的塑性应变增量方向必须与通过该点的塑性势面相垂直。所 以流动规则也叫做正交定律。这一规则实质上是假设在应力空间中一点的塑性应变 增量的方向是惟一的,即只与该点的应力状态有关,与施加的 应力增量的方向无关,亦即
5.2 屈服准则
屈服面是应力空间内弹性状态与弹塑性状态之间的分界面。
f (ij , k) 0
k为状态参数,与硬化/软化参数有关
5.2 屈服准则
弹性 f (ij , k) 0 塑性 f (ij , k)=0 ? f (ij , k)>0
f f T f T k 0
k
5.2 屈服准则
➢压硬性 ➢等压屈服特性 ➢剪胀性 ➢应变软化特性 ➢与应力路径相关性
5.1 基本原理
塑性理论的基本概念:
1、屈服准则(Yield criterion ) 屈服面是应力空间内弹性状态与弹塑性状态之间的分界面。
2、硬化(软化)规律(Harding/Softening rule) 硬化规律是确定加载过程中屈服面位置和大小变化的规律。
3、流动准则(Flow rule) 流动准则用来确定塑性加载过程中塑性应变增量的方向。
不硬化
5.4 硬化规律
等向强化 是指屈服面以材料中所
作塑性功的大小为基础在尺寸上 扩张。
随动强化 假定屈服面的大小保持不变而仅 在屈服的方向上移动,当某个方向的屈服 应力升高时,其相反方向的屈服应力应该 降低。
在随动强化中,由于拉伸方向屈服应力的 增加导致压缩方向屈服应力的降低,所以在 对应的两个屈服应力之间总存 的差值,初 始各向同性的材料在屈服后将不再是各向同f (σ, Ro ) 0

塑性力学第五章

塑性力学第五章
k , ki i , jj ij , j i

在弹性状态时,上式右端等于零,可得 到弹性解。将它作为第一次近似解,代入上 式右端作为已知项,又可以解出第二次近似 解。重复以上过程,可得出所要求精度内接 近实际的解。在小变形情况下,可以证明解 能够很快收敛。在很多问题第二次近似解已 能给出较为满意的结果。
六、幂次强化材料 设梁的材料为幂次强化材料,其单向拉 压时的应力-应变关系服从幂规律 σ = B ε n signε 0 ≤ n ≤ 1 。单 式中 B 和 n 为常数,由实验测定, 拉时 n n σ = Φ(ε ) = Bε = B(κy )
M = 4∫ Φ(κy ) b( y ) ydy = 4 Bκ n ∫ b( y ) y n +1dy
§5-1 §5-2 §5-3
弹塑性力学中的边值问题 梁的纯弯曲 梁的横力弯曲
§5-1
弹塑性力学中的边值问题
塑性本构关系有全量和增量两种理论, 这两种理论的边值问题的提法及解法 全量理论的边值问题及解法 设在物体V内给定体力 f i ,在应力边界 ST 上 给定面力 f i ,在位移边界 Su 上给定 ui ,要求 物体内部各点的应力σ ij 、应变 ε ij 、位移 ui 。 确定这些未知量的基本方程组有: 1) σ ij ,i + f j = 0
d 2v ε ε x = ε = = − y 2 , ε y = ε z = − , γ xy = γ yz = γ zx = 0 dx ρ 2 y
满足应变协调方程 。 在弹性区的边界处 y = ys , σ = σ s ,由
d 2v σ x = Eε = − Ey 2 dx
所以梁轴的挠曲方程为 故
εs ys = κ
Eε s y y =σs Eε = Eκy == ys ys

塑性力学第五章(2)-简单的弹塑性问题(二)

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−

塑性力学第五章(2)-简单的弹塑性问题(二)

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

塑性力学知识点13

塑性力学知识点13

《塑性力学及成形原理》知识点汇总第一章绪论1.塑性的基本概念2.了解塑性成形的特点第二章金属塑性变形的物理基础1.塑性和柔软性的区别和联系2.塑性指标的表示方法和测量方法3.磷、硫、氮、氢、氧等杂质元素对金属塑性的影响4.变形温度对塑性的影响;超低温脆区、蓝脆区、热脆区、高温脆区的温度范围补充扩展:1.随着变形程度的增加,金属的强度硬度增加,而塑性韧性降低的现象称为:加工硬化2.塑性指标是以材料开始破坏时的塑性变形量来表示,通过拉伸试验可以的两个塑性指标为:伸长率和断面收缩率3.影响金属塑性的因素主要有:化学成分和组织、变形温度、应变速率、应力状态(变形力学条件)4.晶粒度对于塑性的影响为:晶粒越细小,金属的塑性越好5.应力状态对于塑性的影响可描述为(静水压力越大):主应力状态下压应力个数越多,数值越大时,金属的塑性越好6.通过试验方法绘制的塑性——温度曲线,成为塑性图第三章金属塑性变形的力学基础第一节应力分析1.塑性力学的基本假设2.应力的概念和点的应力状态表示方法3.张量的基本性质4.应力张量的分解;应力球张量和应力偏张量的物理意义;应力偏张量与应变的关系5.主应力的概念和计算;主应力简图的画法公式(...3.-.14..)应力张量不变量的计算...........122222223()2() x y zx y y z z x xy yz zx x y z xy yz zx x yz y zx z xyJ J Jσσσσσσσσστττσσστττστστστ=++=-+++++=+-++公式(...3.-.15..)应力状态特征方程.........321230J J J σσσ---= (当已知一个面上的应力为主应力时,另外两个主应力可以采用简便计算公式(...3.-.35..).的形式计算)6.主切应力和最大切应力的概念计算公式..(.3.-.25..).最大切应力.....)(21min max max σστ-= 7.等效应力的概念、特点和计算主轴坐标系中......公式..(.3.-.31..).8σ=== 任意坐标系中......公式..(.3.-.31a ...).σ=8.单元体应力的标注;应力莫尔圆的基本概念、画法和微分面的标注 9.应力平衡微分方程 第二节 应变分析1.塑性变形时的应变张量和应变偏张量的关系及其原因 2.应变张量的分解,应变球张量和应变偏张量的物理意义 2.对数应变的定义、计算和特点,对数应变与相对线应变的关系 3.主应变简图的画法 3.体积不变条件公式(...3.-.55..).用线应变....0x y z θεεε=++=;用对数应变.....(主轴坐标系中)........0321=∈+∈+∈ 4.小应变几何方程公式(...3.-.66..).1;()21;()21;()2x xy yx y yzzy z zx xz u u v x y x v v w y z yw w u z x zεγγεγγεγγ∂∂∂===+∂∂∂∂∂∂===+∂∂∂∂∂∂===+∂∂∂ 第三节 平面问题和轴对称问题1.平面应变状态的应力特点;纯切应力状态的应力特点、单元体及莫尔圆公式(...3.-.8.6.).12132()z m σσσσσ==+= 第四节 屈服准则1.四种材料的真实应力应变曲线 2.屈雷斯加屈服准则 公式(...3.-.96..).max 2s K στ== 3.米塞斯屈服准则公式(...3.-.10..1.).2222222262)(6)()()(K s zx yz xy x z z y y x ==+++-+-+-στττσσσσσσ 2221323222162)()()(K s ==-+-+-σσσσσσσ公式(...3.-.102...).s sσσσσ==== 4.两个屈服准则的相同点和差别点5.13s σσβσ-=,表达式中的系数β的取值范围 第五节 塑性变形时应力应变关系 1.塑性变形时应力应变关系特点 2.应变增量的概念,增量理论公式(...3.-.125...).'ij ij d d εσλ= 公式(...3.-.129...).)](21[z y x x d d σσσσεε+-=;xy xy d d τσεγ23= )](21[z x y y d d σσσσεε+-=;yz yz d d τσεγ23=)](21[y x z z d d σσσσεε+-=;zx zx d d τσεγ23=3.比例加载的定义及比例加载须满足的条件 第六节 塑性变形时应力应变关系 1.真实应力应变曲线的类型第四章 金属塑性成形中的摩擦1.塑性成形时摩擦的特点和分类;摩擦机理有哪些?影响摩擦系数的主要因素 2.两个摩擦条件的表达式3.塑性成形中对润滑剂的要求;塑性成形时常用的润滑方法 第五章 塑性成形件质量的定性分析 1.塑性成形件中的产生裂纹的两个方面2.晶粒度的概念;影响晶粒大小的主要因素及细化晶粒的主要途径 3.塑性成形件中折叠的特征 第六章 滑移线场理论简介1.滑移线与滑移线场的基本概念;滑移线的方向角和正、负号的确定 2.平面应变应力莫尔圆中应力的计算;公式(...7.-.1.).ωτωσσωσσ2cos 2sin 2sin K K K xy m y m x =+=-= 3.滑移线的主要特性;亨盖应力方程公式(...7.-.5.).2ma mb ab K σσω-=± 4.塑性区的应力边界条件;滑移线场的建立练习题一、应力1、绘制⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡--=410140002ij σ的单元体和应力莫尔圆,并标注微分面。

弹塑性力学习题集(有图)

弹塑性力学习题集(有图)

~弹塑性力学习题集[殷绥域李同林编!)~中国地质大学·力学教研室二○○三年九月》目录弹塑性力学习题 (1)第二章应力理论.应变理论 (1);第三章弹性变形.塑性变形.本构方程 (6)第四章弹塑性力学基础理论的建立及基本解法 (8)第五章平面问题的直角坐标解答 (9)第六章平面问题的极坐标解答 (11)第七章柱体的扭转 (13)]第八章弹性力学问题一般解.空间轴对称问题 (14)第九章* 加载曲面.材料稳定性假设.塑性势能理论 (15)第十章弹性力学变分法及近似解法 (16)第十一章* 塑性力学极限分析定理与塑性分析 (18)第十二章* 平面应变问题的滑移线场理论解 (19)`附录一张量概念及其基本运算.下标记号法.求和约定 (21)习题参考答案及解题提示 (22)>前言弹塑性力学是一门理论性较强的技术基础课程,它与许多工程技术问题都有着十分密切地联系。

应用这门课程的知识,能较真实地反映出物体受载时其内部的应力和应变的分布规律,能为工程结构和构件的设计提供可靠的理论依据,因而受到工程类各专业的重视。

·《弹塑性力学习题集》是专为《弹塑性力学》(中国地质大学李同林、殷绥域编,研究生教学用书。

)教材的教学使用而编写的配套教材。

本习题集紧扣教材内容,选编了170余道习题。

作者期望通过不同类型习题的训练能有助于读者理解和掌握弹塑性力学的基本概念、基础理论和基本技能,并培养和提高其分析问题和解决问题的能力。

鉴于弹塑性力学课程理论性强、内容抽象、解题困难等特点,本书对所编习题均给出了参考答案,并对难度较大的习题给出了解题提示或解答。

本习题集的编写基本取材于殷绥域老师编写的弹塑性力学习题集,由李同林老师重新修编,进一步充实而成。

书中大部分内容都经过了多届教学使用。

为保证教学基本内容的学习,习题中带“*”号的题目可酌情选做。

由于编者水平所限,错误和不妥之处仍在所难免,敬请读者指正。

<编者2003年9月@弹塑性力学习题"第二章 应力理论·应变理论2—1 试用材料力学公式计算:直径为1cm 的圆杆,在轴向拉力P = 10KN 的作用下杆横截面上的正应力σ及与横截面夹角︒=30α的斜截面上的总应力αP 、正应力ασ和剪应力ατ,并按弹塑性力学应力符号规则说明其不同点。

工程塑性力学

工程塑性力学

第一章:金属材料的塑性性质○1 弹性与塑性的本质区别不在于应力—应变关系是否线性,而在于卸载后变形是否可恢复1、简单○2 低碳钢屈服阶段很长,铝、铜、某些高强度合金钢没有明显的屈服阶段(此时取0.2%塑性应变对应的应力为条件屈服应力);0.2一、金属材拉伸试验○3 塑性变形量p / E (E 弹性模量;Et 切线模量)○4 简单拉伸件塑性时d E d(拉伸d 0); d Ed(压缩d 0)t料的○5 塑性变形后反向加载(单晶体:反向也对称强化;多晶体:反向弱化—包辛格效应)塑性○6 高温蠕变:应力不变时应变仍随时间增长的现象性质塑性变形不引起体积变化2 静水压○1 静水压力与材料体积改变之间近似服从线弹性规律金属材料发生大塑性变形时可忽略弹性力试验体积变化○2 材料的塑性变形与静水压力无关1、滑移面:晶体各层原子间发生的相对滑移总是平行于这种原子密排的平面,这种大密度平面称为滑移面。

二、塑2、滑移方向:滑移面内,原子排列最密的方向是最容易发生滑移的,称为滑移方向;性变3、滑移系:每个滑移面和滑移方向构成一滑移系。

(体心立方—12;面心立方—48;密排六方—3)形的物理1、为使晶体发生塑性变形,外加应力至少在一个滑移方向上的剪应力分量达到剪切屈服应力;Y基础位错刃形位错:位错运动方向与F 平行;位错在晶体内的运动是塑性变形的根源;塑性变形时位错型聚集、杂质原则阻碍滑移造成强化。

螺形位错:位错运动方向与F 垂直。

三、轴向拉伸时的塑性失稳采用应变的对数定义的优点:=F / A 1、可以对应变使用加法:名义应力:应力真应力: =F / A2、体积不可压缩条件: 1 2 3 0工程应变: =(l-l )/l应变拉伸失稳条件:0 0=ln(1+ )=ln(l /l )自然应变/对数应变:d / d (此时d / d 0)1、材料塑1、材料的塑性行为与时间、温度无关——研究常温静载下的材料;2、材料具有无限的韧性;3、变形前材料是初始各向同性的,且拉伸、压缩的真应力—自然应变曲线一致性行为基本假设4、重新加载后的屈服应力(后继屈服应力)=卸载前的应力5、应变可分解为弹性和塑性两部分: =e p6、塑性变形是在体积不变的情况下产生的,静水压力不产生塑性变形;7、应力单调变化时有:E(弹性模量) E(s 割线模量)E(t 切线模量) 0简化模型○1 理想弹性○2 理想刚塑性○3 刚线性强化○4 理想弹塑性○5 弹—线性强化四、材料塑性行为的理想化2、应力、应变曲线的理想化模型经验公式鲁得维克表达式:n=+H (0 n 1)Y修正的鲁得维克式:E (当/ E )Y当(E / )n ( /E )Y Y YY Y Y1)n=0:刚塑性材料;2)0<n≤1:刚线性强化材料1)弹性范围内用Hooke 定律表达;2)塑性范围内用幂函数表达。

塑性力学第五章本构关系ppt课件

塑性力学第五章本构关系ppt课件

(5-2)
将三个正应变相加,得:
kk
kk
2G
3
E
mkk
1 2
E
kk
记:平均正应变
m
1 3
kk
体积弹性模量 K E / 3(1 2 )
则平均正应力与平均正应变的关系:
m 3K m
(5-4)
(5-2)式用可用应力偏量 sij 和应变偏量 eij 表示为
1 eij 2G sij
(5-5)
包含5个独立方程
利用Mises屈服条件
J 2
2 s
2 s
3,
可以得到
本构关系
d dijdij d 3d
2 J 2
2 s 2 s
将(5-41)式代回(5-39)式,可求出
(5-41)
sij
d ij d
2 sdij d
2 sdij 3d
(5-44)
在(5-39)式中,给定 sij 后不能确定 dij ,但反之却可由 dij
确定 sij 如下:
J 2
1 2
sij sij
1
2(d)2
dijdij ,
将(5-38)式与(5-41)式加以比较就发现:
dW p s d s d
(5-45)
对于刚塑性材料 dW dW p
3、实验验证
本构关系
理想塑性材料与Mises条件相关连的流动法则:
d
p ij
d sij
对应于π平面上,d与p 二S 向量在由坐标原点发出的同一条射线上。
sij
(5-5)
We
1 2G
J 2
1
2
1 G 2
2
1
2
1

第五章弹塑性力学问题的提法详解

第五章弹塑性力学问题的提法详解

1. 问题的提出:
(1) 求解弹性力学问题时,使应力分量、形 P
P
变分量、位移分量完全满足8个基本方程
相对容易,但要使边界条件完全满足, P
往往很困难。
(2) 如图所示,其力的作用点处的边界条
P
件无法列写。
5.4 圣维南原理 (Saint-Venant Principle)
原理: 若把物体的一小部分边界上的面力,变换为分布 不同但静力等效的面力,则近处的应力分布将有 显著改变,而远处所受的影响可忽略不计。
第三类边值问题:在物体表面上,一部分给定面
力,其余部分给定位移(或在部分表面上给定外力和位移 关系)的条件下求解上述问题,即所谓混合边值问题。
5.3 弹性力学问题的基本解法 解的唯一性
1.位移法:
本构方程
x
2G
u x
e 1 2
,
y
2G
y
e 1 2
,
z
2G
w z
e 1 2
,
平衡方程
xy
G
3 i i
xy
yz
3 i i
yz
zx
3 i i
zx
张量形式为:
ij
3 i 2 i
Sij
5.1 基本方程
4. 边界条件 应力边界(Sσ上):
Px 1 x l2 yx l3 zx Py l2 y l3 zy 1 xy Pz l3 z 1 xz l2 yz
张量形式为:
Pi ijn j
xz
u z
w x
张量形式为:
ij
1 2
(ui
,
j
u j,i )
(i, j x, y, z)

理想刚塑性平面应变问题(DOC)

理想刚塑性平面应变问题(DOC)

理想刚塑性平面应变问题滑移线作为一种分析和作图相结合的方法是首先由Bat-dorf 和Budiansky 在1949年提出的。

由于它对于求解理想刚塑性平面应变问题的方便和有效。

滑移线理论在塑性力学中占有很重要的地位,一直得到较快的发展。

除了对理想刚塑性平面应变问题例如机械加工,金属成型等冲压,轧锟和锻造等生产上广泛应用之外,近年来对平面应力问题,各向异性材料等也提出了滑移线理论和求解方法。

应当说理想刚塑性平面是一种假设,因为真实材料在塑性加工和变形过程中,往往存在加工硬化影响。

蠕变和应变率效应,惯性力的影响等,滑移线理论是在忽略这些因素,把问题作为“准静态”处理,从而导致理想化的理论模式。

自然这样的理想化的理论计算给出工程上的很好近似,方便求出极限载荷,与实验也比较相符,因而滑移线理论是值得深入研究和进一步发展的塑性力学重要内容。

刚塑性平面应变问题的基本方程一、不可压缩条件平面应变的位移满足关系:),(y x u u x x = ),(y x u u y y = 0=z u (1)其速度场满足:),(y x v dt du x x=),(y x v dtdu y y = 0==z z v dt du (2) 其应变率张量为:⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡∂∂∂∂+∂∂∂∂+∂∂∂∂=0000)(210)(21y v x v yv yv x v x v y y x xy xij ε(3)不可压缩条件表示为:0=++z y x εεε(4) 因为0=z ε ,故有: 0=∂∂+∂∂yv x v yx (5) 二、Levy —Mises 关系由于)2(yx x xS σσλλε-==)2(xy y y S σσλλε-==xyxy τλγ 2= 故有 xy x y xy x y xy x yyv x v x v y v τσσγεε2-=-=∂∂+∂∂∂∂-∂∂ 三、平衡条件和屈服条件不考虑体积力,平衡条件为:0=∂∂+∂∂y x xyx τσ (6.1) 0=∂∂+∂∂yxy xy στ (6.2)Mises 屈服条件:022=-=k J f 由正交流动法则,并知0=z ε,则有:0)(=-==∂∂=σσλλσλεz z zz S f 进而可知:σσσσ=+=2yx z (7)注意到: 2yx x x S σσσσ-=-=2xy y y S σσσσ-=-= 故有y x S S -= (8)进而可知:22222222)2()2(2121xy y x xy x xy y x ij ij S S S S S S S J τσσ+-=+=++==∴Mises 屈服条件可进一步表示为下式:22244)(k xy y x =+-τσσ (9)又考虑到: 2231)2(2xy y x yx τσσσσσσ+-±+=故有:2231)2(2xyyx τσσσσ+-=-因此Tresca 屈服条件表示为:22244)(k xy y x =+-τσσ (10)应当注意: (9)中的3sk σ=,而(10)中的2skσ=注:如果给定应力边界条件还可以用(6)式和(10)式来求x σ ,y σ, xy τ在刚性区则有: 22244)(k xyy x <+-τσσϕκσσ2cos +=xϕκσσ2c o s -=y ϕκτ2s i n=xy其中ϕ为1σ与x 轴夹角,而α线与x 轴夹角为θ,则有:4πθϕ+=进而: θϕ2sin 2cos -= , θϕ2cos 2sin =θκσσ2sin -=xθκσσ2sin +=yθκτ2cos =xy将上式代入平衡方程(6)式可得:02sin 22cos 20=∂∂-∂∂-+∂∂yk x k x θθθθσ 02cos 22sin 20=∂∂+∂∂-∂∂+yk x k y θθθθσ (11)由 式θκσσ2sin -=xθκσσ2sin +=yθκτ2cos =xy可得xy yx tg τσσθ22-=-将上式代入式xy x y xy x y xy x yyv x v x v y v τσσγεε2-=-=∂∂+∂∂∂∂-∂∂ 可得 0)(2)(=∂∂+∂∂+∂∂-∂∂xv y v tg y v x v yx y x θ 0=∂∂+∂∂yv x v yx (12) 注:如果给定速度边界条件还可以用(11)和(12)来求y x V V ,,θ,σ滑移线1、应力场中的滑移线、应力方程材料发生塑性屈服时,任一点的应力状态可以用等斜面上的平均正应力和等斜面上剪应力表出。

  1. 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. 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. 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)。

( ( σ m1) − k sin 2(θ (1) − ϕ ) = σ m2 ) − k sin 2(θ ( 2 ) − ϕ )
k cos 2(θ (1) − ϕ ) = k cos 2(θ ( 2) − ϕ )
θ (1) = −θ ( 2 ) + 2ϕ
( ( σ m1) = σ m2 ) − 2k sin 2(θ ( 2) − ϕ )
σ
2k
σA α1 : η = η1
2k
− θ A = η1
σB α 2 :η = η 2
2k
− θ B = η2 − θQ = η2
σP
2k
− θ P = η1
σQ
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ2k
σA β1 : ξ = ξ1
2k
+ θ A = ξ1 + θ B = ξ1
σP β2 : ξ = ξ2
2k
+ θP = ξ2 + θQ = ξ 2
理想刚塑性平面应变问题( 理想刚塑性平面应变问题(二)
一、 滑移线的性质 Hencky第一定律 第一定律
1、如果滑移线β1与滑移线α1、α 2 分别交于A点和B点, 过这两点分别作滑移线α1、α 2的切线,则交角θ AB 必为常数。
σ
Hencky应力公式 应力公式
2k
−θ = η +θ = ξ
α线 β线
θ (1) = −θ ( 2 ) + 2ϕ
( ( σ m1) = σ m2 ) − 2k sin 2(θ ( 2) − ϕ )
AC是∠OAB的平分线
θ (1) = −θ ( 2) + 2ϕ
∂Rα = −1, ∂sβ

∂Rβ ∂sα
= −1
沿α线: dRβ + dsα = 0 沿β线: dRα + dsβ = 0
沿α线: dRβ + dsα = 0 沿β线: dRα + dsβ = 0
1 ∂θ = R ∂sα
∂Rα = −1 ∂sβ
均匀滑移线场
σ x = σ − k sin 2θ σ y = σ + k sin 2θ τ = k cos 2θ xy
中心散形场
σ x = σ − k sin 2θ σ y = σ + k sin 2θ τ = k cos 2θ xy
边界条件
斜面上的应力公式
σ x = σ − k sin 2θ σ y = σ + k sin 2θ τ = k cos 2θ xy
σ n = σ m − k sin 2(θ − ϕ ) τ n = k cos 2(θ − ϕ )
1、若一族滑移线中有一条是直线,则同族滑移线都是直线; 、若一族滑移线中有一条是直线,则同族滑移线都是直线; 2、在直滑移线上,应力为常数 、在直滑移线上,
均匀场
简单场
Hencky第二定律 第二定律
若沿某一滑移线移动, 若沿某一滑移线移动,则另一族的滑移线在交点处的曲率半 径的变化量,在数值上等于所移动的距离。 径的变化量,在数值上等于所移动的距离。
σB
2k
σQ
2k
1 θ A = (ξ1 − η1 ) 2 1 θ B = (ξ1 − η 2 ) 2
1 θ P = (ξ 2 − η1 ) 2 1 θ Q = (ξ 2 − η 2 ) 2
θ AB
1 = θ B − θ A = (η1 − η 2 ) 2
θ PQ
1 = θ Q − θ P = (η1 − η 2 ) 2
应力不连续线
法向正应力和切应力连续
( ( ( ( σ n1) = σ n2) = σ n , τ n1) = τ n2) = τ n
切向正应力可能出现间断
(
σ n −σt
2
) +τ = k
2 2 n
2
2 σ t = σ n ± 2 k 2 −τ n
边界条件: 边界条件:
σ n = σ m − k sin 2(θ − ϕ ) τ n = k cos 2(θ − ϕ )
相关文档
最新文档