第3章屈服条件解析

π平面上的屈服轨迹
3.4 中间主应力的影响 设σ 1 ≥σ 2 ≥σ 3 则：屈雷斯加准则可写成：
பைடு நூலகம்
1 3 s
这时，中间主应力 准则中是有影响的。 罗氏应力参数 当 2 在
2 不影响材料的屈服，但在密席斯
2 1 3
2 2
1 3
1 至 3 之间变化时，
第3章 屈服条件
第3章 屈服条件
3.1 基本假设 3.2 屈服准则
回顾并思考
均匀塑性变形 塑性失稳
屈服 断 裂
弹性变形
应力增加到什么程度材料屈服？
3.1 基本假设

材料为均匀连续，且各向同性；


体积变化为弹性的,塑性变形时体积不变；
静水压力不影响塑性变形，只引起体积弹性 变化； 不考虑时间因素，认为变形为准静态；
三个主剪力
当 1 2 3
( 1 2 ) / 2 ( 2 3 ) / 2 ( ) / 2 3 1
1 3 C
可用最简单的应力状态，如单向拉伸或纯剪（薄壁管扭转）试 验求C。
单向拉伸时，有
1 s , 2 3 0
2 2 2
( 1 2 ) 2 ( 2 3 ) 2 ( 3 1 ) 2
'
3J 2
s
物理意义：
1 当材料质点内单位体积的弹性形变能（即形状变化的能 量）达到某临界时，材料形状就屈服。
2 当八面体剪应力为某一临界值时，材料形状就屈服了。
对于绝大多数金属材料，密席斯准则更接近于试验数据。 对于各向同性理想塑性材料共同特点： 1).等式左边都是不变量的函数。 2).拉应力和压应力的作用是一样的。

不考虑包辛格(Banschinger)效应。
基本概念： 屈服应力：质点处于单向应力状态，只要单 向应力达到材料的屈服点，则该点由弹性变 形状态进入塑性变形状态临界的应力。 塑性条件 或屈服条件：多向应力状态下变形 体某点进入塑性状态并使塑性变形继续进行 所必须满足的力学条件。
f ( ij ) C
则： C=
s
屈雷斯加屈服准则：
1 3 s
2、密席斯准则
因为材料的塑性变形是由应力偏张量引起的，且只 与应力偏张量的第二不变量有关。 将应力偏张量和第二不变量作为屈服准则的判据。 表述1 当应力偏张量的第二不变量达到某一定值时， 该点进入塑性变形状态。
表述2 当点应力状态的等效应力达到某一与应力状态无关的 定值，材料就屈服。
3).各表达式都和应力球张量无关。
3.3 屈服准则的几何表达-------屈服轨迹和屈服表面

一、两向应力状态的屈服轨迹
3 0
即可得到两向应力状态的密席斯屈服准则：
2 12 1 2 2 s2
1 2 坐标平面上是一个椭圆，它的中心在原点，对称轴与坐标轴
成45°，长半轴为 2 s ，短半轴为 这个椭圆就叫

将在-1～1之间变化
我们利用
将密席斯准则改写成接近于屈雷斯加准则
的形式：
2
1 3
2

2
1 3
2
2
1 3
3
2
s
若设

3
2
1 3 s

值的变化范围为1～1.155
两个屈服准则的数学表达式相同
1
1.155 两个屈服准则差别最大
屈雷斯加屈服准则：
1 3 s
2
密席斯屈服准则：
( 1 2 ) 2 ( 2 3 ) 2 ( 3 1 ) 2 2 S
3.5 平面问题和轴对称问题中屈服准则的简化 对于密席斯屈服准则：
( 1 2 ) 2 ( 2 3 ) 2 ( 3 1 ) 2 2 S
应力分量的函数
与材料性质有关的常数
有关材料性质的一些基本概念
无明显物理屈服点 有物理屈服点
实际金属材料
b)理想弹塑性
c)理想刚塑性材料
d)弹塑性硬化
e)刚塑性硬化
3.2 屈服准则
1、屈雷斯加准则 法国工程师屈雷斯加（H.Tresca）提出 材料的屈服与最大切应力有关，即当受力材 料中的最大切应力达到某一极限值（定值） 时，材料发生屈服。
屈服表面几何意义： 主
应力空间中一点应力状态矢
1 2 s 2 3 s 3 1 s
量的端点 P 点位于屈服表面 上，该点处于塑性状态，若 P 点位于屈服表面内，则该 点处于弹性性状态。
π平面：在主应力空间中，通过坐标原点并垂 直于等倾角直线ON的平面。



3 2
` 8 3J 2
1 [( 1 2 ) 2 ( 2 3 ) 2 ( 3 1 )]2 C 2
单向拉伸时，有
1 s , 2 3 0

1 2 1 2 ( x y ) 2 ( y z ) 2 ( z x ) 2 6( xy yz zx )
1 2 平面上的屈服轨迹。
2 s 3
，与坐标轴的截距± s
同样以 3 0 代入屈雷斯加屈服准则：
1 2 s 2 s 1 s 这是一个六边形，内接于密席斯椭圆，在六个角点上，两个准则是一致
的。 椭圆在外，意味着按密席斯准则需要较大的应力才能使材料屈服。
在这六点上，两个准则的差别都是15.5%。
如果P点在屈服轨迹的里面，则材料的质点处于弹性状态；如P点在轨迹上， 则质点处于塑性状态；对于理想塑性材料，P点不可能在屈服轨迹的外面。
密席斯屈 服准则
屈雷斯加 屈服准则
屈服准则都是空间曲面，叫做屈服表面。
主应力空间中，屈雷斯 加屈服表面是一个内接 于米塞斯圆柱面的正六 棱柱面
平面应变（纯剪叠加球张量），两个准则相差最大，为15.5%。
1 K ( 1 3 ) S 2 2
（K表示屈服时的最大剪应力）
K 0.5 S 屈雷斯加屈服准则 1 3 2 K S K （0.5 ~ 0.577 ） S 按密席斯准则