弹塑性力学应力
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弹性力学:1.应力:应力是描述一点内力各个方向上单位面积上的作用力的极限值,由于内力具有多重方向性因而应力也有多重方向性,需要用9个量描述,但表面独立的量有6个,实际上这6个量之间真正独立的只有3个。
2.应变;应变是描述一点的变形程度的物理量,变形包括伸缩和方向改变。
一点的应变是一个复杂的物理现象,需要6个量描述,但独立的量只有3个。
3.体积力:作用在物体每一点的外力。
比如每一点都有的重力。
4.面力:作用在物体表面的外力。
比如水给大坝表面的压力。
5.斜面应力公式:一点任一方向的面上的应力与这一点的6个坐标应力之间的关系,这个关系用于应力边界条件和斜面应力的计算。
物体表面的任一点的应力和该点的面力是相同的大小和方向。
6.平衡微分方程:分析一点:反映一点的体积力与该点的6个坐标应力之间的受力平衡的方程,方程是偏微分形式的方程。
直角坐标下的方程形式上简单,其它坐标的复杂些。
7.可能应力:满足应力边界条件和平衡微分方程的应力场(该点进入弹塑性阶段时还要满足应力形式的屈服条件),因为应力对应的应变不一定是真实应变,因此只满足应力方程的应力只是可能应力而不一定是真实应力。
8.位移:分析一点:一点变形前后的位置差值。
变形体研究的位移是该点空间位置的连续函数。
9.几何方程:分析一点:反映一点位移与该点应变之间关系的方程。
直角坐标的几何方程形式上是最简单的,而其它坐标的复杂些。
10.变形协调方程:变形体不出现开裂或堆叠现象,即一点变形后产生的位移是唯一的,这时对一点的应变分量之间的相互约束关系。
直角坐标下的方程形式上简单,其它坐标的复杂些。
11.物理方程:这是材料变形的固有性质,反映一点应力与应变之间的约束关系,这种约束关系和坐标选取无关,即各种坐标下的物理关系都是相同的函数。
12.弹性:弹性指物体在外界因素(外荷载、温度变化等)作用下引起变形,在外界因素撤除后,完全恢复其初始的形状和尺寸的性质。
13.完全弹性:材料变形性质只有弹性而没有其他如流变、塑性等变形性质。
弹塑性⼒学总复习《弹塑性⼒学》课程第⼀篇基础理论部分第⼀章应⼒状态理论1.1 基本概念1.应⼒的概念应⼒:微分⾯上内⼒的分布集度。
从数学上看,应⼒sPF s ??=→?0lim ν由于微分⾯上的应⼒是⼀个⽮量,因此,它可以分解成微分⾯法线⽅向的正应⼒νσ和微分⾯上的剪应⼒ντ。
注意弹塑性⼒学中正应⼒和剪应⼒的正负号规定。
2.⼀点的应⼒状态(1)⼀点的应⼒状态概念凡提到应⼒,必须同时指明它是对物体内哪⼀点并过该点的哪⼀个微分⾯。
物体内同⼀点各微分⾯上的应⼒情况,称为该点的应⼒状态。
(2)应⼒张量物体内任⼀点不同微分⾯上的应⼒情况⼀般是不同的,这就产⽣了⼀个如何描绘⼀点的应⼒状态的问题。
应⼒张量概念的提出,就是为了解决这个问题。
在直⾓坐标系⾥,⼀点的应⼒张量可表⽰为=z zy zx yz yyx xz xy x ij στττστττσσ若已知⼀点的应⼒张量,则过该点任意微分⾯ν上的应⼒⽮量p就可以由以下公式求出:n m l p xz xy x x ττσν++= (1-1’a ) n m l p yz y yx y τστν++=(1-1’b )n m l p z zy zx z σττν++=(1-1’c )由式(1-1),还可进⼀步求出该微分⾯上的总应⼒p 、正应⼒νσ和剪应⼒v τ: 222z y x p p p p ++=(1-2a )nl mn lm n m l zx yz xy z y x τττσσσσν222222+++++=22ννστ-=p(1-2c )(3)主平⾯、主⽅向与主应⼒由⼀点的应⼒状态概念可知,通过物体内任⼀点都可能存在这样的微分⾯:在该微分⾯上,只有正应⼒,⽽剪应⼒为零。
这样的微分⾯即称为主平⾯,该⾯的法线⽅向即称为主⽅向,相应的正应⼒称为主应⼒。
主应⼒、主⽅向的求解在数学上归结为求解以下的特征问题:}{}]{[i n i ij n n σσ=(1-3)式中,][ij σ为该点应⼒张量分量构成的矩阵,n σ为主应⼒,}{i n 为主⽅向⽮量。
我所认识的应力和应变关系在这之前我认识了应力和应变的概念、性质以及从静力学和几何学的角度出发所得到的平衡方程和几何方程。
但是平衡方程仅反映了应力分量和外力分量的关系;几何方程仅建立了位移分量和应变分量的关系。
而谈到应力与应变的关系,对于可变形固体,在弹塑性力学中,在外力的作用下,其将发生变形。
变形分为两个阶段,弹性阶段和塑性阶段。
在弹性阶段,发生的弹性变形可以完全恢复,它是一个可逆过程。
此时,应力与应变的关系是一一对应的,是单值函数关系。
而在塑性阶段,所发生的塑性变形是不可以恢复的,是不可逆过程。
相对应的,塑性阶段的应力应变的关系是非线性关系,不存在一一对应的关系。
我所认识的应力和应变的关系就是本构关系。
本构关系也称为物理关系,它反应的是可变形材料的固有属性,实质上是一组联系力学参数和运动参数的方程式,也就是我们所说的本构方程。
在说应力与应变的关系之前,先说一下本构关系的相关影响因素,包括材料、环境、加载类型、以及加载速度。
即,),,(T t f εσ=。
另外,有各种各样的本构系,比如:弹性本构关系、塑性本构关系、粘弹性本构关系、粘塑性本构关系、各向同性本构关系、各向同性本构关系等等。
简单情况的本构关系:应力和应变的关系包括弹性和塑性的应力应变关系。
我们所说的是线性弹性体的应力应变关系,又分为简单应力状态和复杂应力状态。
在简单拉伸情况下,理想弹性材料的应力和应变的关系很简单,就是材料力学中的胡克定律: 。
而在塑性阶段,应力应变之间不再是简单的胡克定律,而是 。
另外,简单拉伸情况下的卸载定律是 。
在后继弹性阶段,也就是卸载后重新加载的材料会继续发生新的塑性变形,在此时的屈服称为后继屈服,相应的屈服点称为后继屈服点。
初始屈服和后继屈服的不同是:第一,应力的数值不一样,后继屈服的应力值更大;第二,屈服点的个数不一样。
初始屈服点只有一个,而后继屈服点会有好多个,则其对应的应力值也会有很多个。
最后,在卸载全部载荷后进行反向加载比如说把拉伸改成压缩,此时会产生Bauschinger 效应。