塑性力学应力状态
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弹塑性力学简答题第一章 应力1、 什么是偏应力状态?什么是静水压力状态?举例说明?静水压力状态时指微六面体的每个面只有正应力作用,偏应力状态是从应力状态中扣除静水压力后剩下的部分。
2、应力边界条件所描述的物理本质是什么?物体边界点的平衡条件。
3、对照应力张量ij δ与偏应力张量ij S ,试问:两者之间的关系?两者主方向之间的关系?相同。
110220330S S S σσσσσσ=+=+=+.4、为什么定义物体内部应力状态的时候要采取在一点的领域取极限的方法?不规则,内部受力不一样。
5、解释应力空间中为什么应力状态不能位于加载面之外?保证位移单值连续。
连续体的形变分量x ε、y ε、xy τ不是互相独立的,而是相关,否则导致位移不单值,不连续。
6、Pie 平面上的点所代表的应力状态有何特点?该平面上任意一点的所代表值的应力状态1+2+3=0,为偏应力状态,且该平面上任一法线所代表的应力状态其应力解不唯一。
固体力学解答必须满足的三个条件是什么?可否忽略其中一个?第二章 应变1、从数学和物理的不同角度,阐述相容方程的意义。
从数学角度看,由于几何方程是6个,而待求的位移分量是3个,方程数目多于未知函数的数目,求解出的位移不单值.从物理角度看,物体各点可以想象成微小六面体,微单元体之间就会出现“裂缝”或者相互“嵌入",即产生不连续.2、两个材料不同、但几何形状、边界条件及体积力(且体积力为常数)等都完全相同的线弹性平面问题,它们的应力分布是否相同?为什么?相同。
应力分布受到平衡方程、变形协调方程及力边界条件,未涉及本构方程,与材料性质无关.3、应力状态是否可以位于加载面外?为什么?不可以.保证位移单值连续。
连续体的形变分量x ε、y ε、xy τ不是互相独立的,而是相关,否则导致位移不单值,不连续.4、给定单值连续的位移函数,通过几何方程可求出应变分量,问这些应变分量是否满足变形协调方程?为什么?满足。
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。
第三章塑性本构关系全量和增量理论•全量理论(形变理论):在塑性状态下仍有应力和应变之间的关系。
Il’yushin(伊柳辛)理论。
•增量理论(流动理论):在塑性状态下是塑性应变增量和应力及应力增量之间的关系。
Levy-Mises理论和Prandtl-Reuss理论。
3-5 全量理论的适用范围简单加载定律变形:小变形加载:简单加载适用范围:物体内每一点应力的各个应力分量,在加载过程中成比例增长简单加载:()0ij ijt σασ=0ijσ非零的参考应力状态()t α随着加载单调增长加载时物体内应力和应变特点:应力和应变的主方向都保持不变应力和应变的主分量成比例增长应力Lode参数和应力Lode角保持常数应力点的轨迹在应力空间是直线小变形前提下,判断简单加载的条件:荷载按比例增长(包括体力);零位移边界材料不可压缩应力强度和应变强度幂函数关系m i iA σε=实际应用:满足荷载比例增长和零位移边界条件3-6 卸载定律卸载:按照单一曲线假设,应力强度减小•外载荷减小,应力水平降低•塑性变形发展,应力重分布,局部应力强度降低简单卸载定律:•各点的应力分量按比例减少•不发生新的塑性变形¾以卸载时的荷载改变量为假想荷载,按弹性计算得到应力和应变的改变量¾卸载前的应力和应变减去卸载过程中的改变量塑性本构关系的基本要素•初始屈服条件–判断弹性或者塑性区•后继屈服条件–描述材料硬化特性,内变量演化•流动法则–应变增量和应力以及应力增量之间的关系,包括方向和分配关系Saint-Venant(1870):应变增量和应力张量主轴重合•继承这个方向关系•提出分配关系()0ij ij d d S d ελλ=≥应变增量分量和应力偏量分量成比例Levy-Mises 流动法则(M. Levy,1871 & Von Mises,1913)适用范围:刚塑性材料3-7 流动法则--Levy-Mises & Prandtl-Reuss。