基本塑性性质ppt课件.ppt

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1、基本塑性性质§1基本实验资料§2材料应力-应变关系的简化模型§3三杆桁架的弹塑性平衡分析§4加载路径对塑性变形和极限载荷的影响§1基本实验资料1.单向拉伸试验2.静水压力试验3.鲍辛格效应4.材料性质的基本假设1.单向拉伸试验通过材料力学试验，我们已经得到了具有代表性的低碳钢拉伸时的应力-应变曲线，如图7-1所示。它反映了常温、静载下，材料应力-应变关系的全貌，显示了材料固有的力学性能。下面介绍单向拉伸的几个塑性概念：（1）屈服极限应力-应变曲线上A点对应的应力值称为材料的弹性极限。若应力小于弹性极限，则加载和卸载的应力

2、-应变曲线相同（OA）段；若应力超过弹性极限，加载的应力-应变曲线有明显的转折，并出现一个水平线段（AF），常称为屈服阶段，相应的应力称为屈服极限。在AF段应力不变的情况下可以继续变形，通常称为塑性流动。（2）加载和卸载规律材料中的应力达到屈服极限时，即进塑性阶段。此阶段的最大特点：加载和卸载的应力——应变曲线不同。例如由图中B点卸载，应力与应变不是沿BAO线而是沿BD线退回。应力全部消失后，仍保留永久应变OD。在变形不大时，多数材料应力应变曲线中的BD与OA接近平行。以εp表示塑性应变OD，以εe表示弹性应变DC，则B

3、点的应变为ε=εe+εp如果从D点重新加载，开始时仍按DB变化，回到B点后则按BFH变化。（3）后继屈服若在B′卸载至D′，则再加载时，B′点的应力成为新的屈服极限，它高于初始屈服极限σs。这一现象称为后继屈服。和初始屈服点不同，后继屈服点在应力-应变曲线上的位置不是固定的，而是取决于塑性变形过程即塑性变形的大小和历史。（4）条件屈服极限的确定一般金属材料根据其塑性变形性能的不同可分为两类：一类金属材料如低碳钢、铸钢、某些合金钢等，应力-应变曲线如图7-1所示。它们的屈服阶段较长，有的材料在该阶段的应变量为1%。另一类金

4、属材料则没有明显的屈服阶段，如中碳钢、某些高强度合金钢以及某些有色金属等，它们的应力-应变曲线如图7-2所示。对于这种屈服极限不明显的材料，工程上将对应于残余应变为0.2%的应力值定义为条件屈服极限σ0.2，也称为名义屈服极限；或者将拉伸曲线中割线模量为0.7E处的应力定义为条件屈服极限。后一种定义方法比测定残余应变更简单，对于一般钢材前后两种方法确定的名义屈服极限近似相等。（5）塑性变形阶段的特性①在塑性变形阶段，由于加载和卸载的规律不同，卸载后就必然存在残余变形。弹性和塑性的本质差别在于卸载后是否存在不可恢复的永久变

5、形。②于加载和卸载规律的不同，引起塑性阶段应力与应变的多值关系。在弹性阶段，已知应力就可唯一地确定相应的应变；而在塑性阶段就不存在这种一一对应的关系。由图7-1可见，对应于应力σ1的应变，可以是ε1和ε1′也可以是ε″1，它与加载历史过程有关。但在某一瞬时，应力增量和应变增量之间的关系则是确定的。③因为塑性变形不可恢复，所以外力所作的塑性功不可逆。设材料从某一应力σo对应的do点开始加载，按线性规律达到d点，如图7-3所示。这时如给出应力增量dσ，它将引起一个新的塑性应变增量dεp，在此变形过程中应变能有了增量。若从f点

6、卸载，应力又降为σo。这时弹性应变消失，弹性应变能得到释放，而塑性应变被残留下来，相应的塑性应变能（图中阴影部分）被消耗了。这种不能重行释放的塑性应变能也称作耗散能，与此相应的功称塑性功，它被耗散而不可逆。。2.静水压力试验在各向均匀高压的条件下，对金属材料进行了大量试验研究，主要结论为（1）静水压力对材料屈服极限的影响在静水压力不大的条件下（例如五倍屈服应力），它对多数致密金属材料屈服极限的影响可以忽略。但对于像铸造金属、矿物、岩石及土壤等材料，静水压力影响比较大，不能忽略。（2）关于体积变化试验表明：弹簧钢在1000

7、0个大气压下体积缩小约2.2%，而且这种体积变化时可以恢复的。对于一般金属材料，可以认为变化基本上是弹性的，除去静水压力后体积变形可以全部恢复，没有残余体积变形。因此可以忽略弹性的体积变化，而认为材料在塑性状态时的体积是不可压缩的，即体积不变仅改变形状。另外，变形速度、应力作用时间的长短以及温度等因素对应力-应变曲线都有影响，但对金属材料在通常的变形速度及室温条件下影响不大，可以不予考虑。3.包辛格效应（1）拉伸与压缩试验结果的比较对于一般金属材料，在小变形阶段，拉伸与压缩的试验曲线基本重合，一般在应变量不超过1%时可以

8、认为两者一致。但在大变形阶段则有显著差别。由于一般压缩曲线略高于拉伸曲线，因此对于同种金属材料，在变形不大的情况下，用拉伸试验代替压缩试验进行塑性分析是偏于安全的。但是，对于拉伸与压缩曲线有明显差别的材料如铸铁、混凝土等，则需另作专门研究。（2）包辛格效应如图7-4所示，具有强化性质的材料受拉伸且拉应力超过屈服极限（