弹塑性力学-塑性基本概念ppt课件.ppt

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1、塑性基本概念1.基本实验2.基本假设3.简化模型4.应力分析1.基本实验1.1材料简单拉压实验有明显屈服阶段的拉伸曲线（低碳钢类）没有明显屈服平台的应力应变曲线（铝合金类）弹性与塑性的根本区别不在于应力-应变关系是否线性，而在于卸载后变形是否可恢复应力降到零点后继续卸载（压缩），称为反向加载。反向（压缩）屈服、屈服点降低，称为包辛格效应（Bauschinger'seffect），塑性变形使材料出现各向异性。这表明材料的后继屈服性质不仅与它所经历的塑性变形的大小密切相关，还受到它所经历过的塑性变形的方向影响卸载后反向加载经过屈服阶段后，材料又恢复了抵抗变

2、形的能力。在第二次加载过程中，弹性系数仍保持不变，但弹性极限及屈服极限有升高现象，后继屈服应力升高程度与塑性变形的历史有关，决定于前面塑性变形的程度。这种现象称为材料的应变强化。后继屈服应力卸载后再加载在加载和卸载的过程中应力和应变服从不同的规律。因此，如不指明变形路径（或变形历史），是不能由应力确定应变或由应变确定应力的。也就是说，应力与应变不再存在一一对应的关系。加、卸载准则简单拉伸试件在塑性阶段的应力应变关系简单拉伸试验的塑性阶段加载卸载1.2塑性变形的特点应力—应变关系非线性，应力与应变间不存在单值对应关系。应力（内力）和应变（变形）之间的关系

3、依赖于加载路径（加载历史）。由于加载路径不同，同一个应力可对应于不同应变，或同一个应变可对应于不同的应力。这种非单值性具体来说是一种路径相关性（path-dependency）。由于塑性应变不可恢复，所以外力所作的塑性功具有不可逆性，或称为耗散性（dissipation）。在一个加载-卸载的循环中外力作功恒大于零，这一部分能量被材料的塑性变形损耗掉了。当受力固体产生塑性变形时，将同时存在有产生弹性变形的弹性区域和产生塑性变形的塑性区域。并且随着载荷的变化，两区域的分界面也会产生变化。其他因素对简单拉伸试验结果的影响温度的升高将使屈服应力σY降低，而塑性

4、变形的能力提高。高温下材料会产生蠕变现象，即当应力不变时应变仍会随时间不断增加。通常塑性力学不考虑这种与时间有关的塑性变形。试验中提高加载速度，则σY升高而韧性降低。对于加载速度不高的情形，不考虑这一效应。1.3静水压力实验所谓静水压力就如同均匀流体从四面八方将压力作用于物体。（1）体积变化体积应变与压力的关系(Bridgeman实验公式)铜：当p＝1000MPa时，ap＝7.31×10-4，而bp2＝2.7×10-6。说明第二项远小于第一项，可以略去不计。体积压缩模量派生模量Bridgeman的实验结果表明，静水压力与材料的体积改变之间近似地服从线性

5、弹性规律。若卸除压力，体积的变化可以恢复，因而可以认为各向均压时体积变化是弹性的，或者说塑性变形不引起体积变化。试验还表明，这种弹性的体积变化是很小的，因此，对于金属材料，当发生较大塑性变形时，可以忽略弹性的体积变化，即认为在塑性变形阶段材料是不可压缩的。（2）静水压力对塑性变形的影响材料的塑性变形与静水压力无关。对钢试件做了有静水压力的拉伸试验，并同无静水压力的拉伸试验对比发现，静水压力对初始屈服应力影响很小，可以忽略不计。因而，对钢等金属材料，可以认为塑性变形不受静水压力的影响。但对于铸铁、岩石、土壤等内部较疏松的材料，静水压力对屈服应力和塑性变形

6、的大小都有显著的影响，不能忽略。2.基本假设对一般应力状态的塑性理论，作以下基本假设：材料的塑性行为与时间、温度无关。即只研究常温静载下的材料，认为材料是非粘性的，在本构关系中没有时间效应。材料具有无限的韧性，即认为材料可以无限地变形而不出现断裂。变形前材料是初始各向同性的，且拉伸和压缩的（真应力—对数应变）曲线一致。关于卸载和后继屈服的假设：在产生塑性变形后卸除载荷，材料服从弹性规律；重新加载后屈服应力（即后继屈服应力）等于卸载前的应力，这就是说重新家在达到屈服后的曲线是卸载前曲线的延伸线。关于弹性和塑性的假设：任何状态下的应变总可以分解为弹性和塑性

7、两部分，即；材料的弹性性质不因塑性变形而改变，即，其中弹性模量E是与塑性变形无关的常数。塑性变形是在体积不变（不可压缩）的条件下发生的。静水压力只产生体积的弹性变化，不产生塑性变形。关于材料稳定性的假设：当应力单调变化（例如单调拉伸）时，假设曲线具有以下不等式：其中和分别为曲线的割线模量和切线模量3.简化模型3.1应力—应变曲线的理想化模型（1）理想弹性（perfectlyelastic）（2）理想刚塑性（rigid-perfectlyelastic）（3）刚—线性强化（rigid-linearstrain-hardening）（4）理想弹塑性（ela

8、stic-perfectlyplastic）（5）弹—线性强化（elastic-linears