內蘊時間塑性理論

內蘊時間塑性理論

內蘊時間塑性理論的最基本概念可以敘述為:塑性和粘塑性材料內任一點的現時應力狀態,是該點鄰域內整個變形和溫度歷史的泛函,而特別重要的是變形歷史是用一個取決於變形中材料特性和變形程度的內蘊時間來量度的。採用內蘊時間z而不是牛頓時間t去量度不可逆變形的歷史,就把材料性質及其內部結構變化對於本構關係的重要影響,突出到用一個基本變數來加以描述的程度。

定義

塑性增量力學理論包含屈服面理論、流動準則理論和加工硬(軟)化理論。通常認為塑性增量力學的研究是從 1864 年 Tresca 公布他的實驗報告後才開始的,已經歷了近一個半世紀的發展,反映各種材料特性的屈服函式也數以千計,然而試驗表明,塑性增量力學難以反映岩土材料的塑性特性。為了克服經典塑性增量力學理論的缺陷,內蘊時間塑性理論(簡稱為內時塑性理論或內時塑性力學)應運而生。

內蘊時間塑性理論最初由K。CValains於1971年提出。它的最基本概念可以敘述為:塑性和粘塑性材料內任一點的現時應力狀態,是該點鄰域內整個變形和溫度歷史的泛函;而特別重要的是該歷史是用一個取決於變形中材料特性和變形程度的內蘊時間來量度的。內時理論不以屈服面的概念作為其理論發展的基本前提,也不把確定屈服面作為其計算的根據(但不排斥屈服面的後驗性的存在)。自從內時塑性力學誕生以來,國內外已發表了一些內時塑性理論的研究文獻。由於實際材料的內蘊時間較難由試驗確定,在眾多的研究文獻中,通常不考慮材料性質和屈服條件的特殊性,不論是砂土、岩石還是金屬材料,一般均採用塑性偏應變張量的模作為內蘊時間的度量。在內時塑性力學中,當應力只與當前內蘊時間有關時,即內蘊時間歷史的泛函取為當前內蘊時間的脈衝函式時,內時塑性力學退化為經典塑性增量力學,因此,在經典增量塑性力學的本構關係中包含了當前內蘊時間的表達式。一般而言,當前內蘊時間的表達式也是一般內蘊時間的表達式,這就為確定材料的內蘊時間提供一條可行的路徑。在經典的增量塑性力學中,屈服條件和塑性位勢是基於材料的力學試驗獲得的,不同的材料具有不同的屈服條件和塑性位勢,可以預見,由此確定的內蘊時間也是因材料而異的。

內時理論

內時理論是建立在一種以內變數理論為其基本網路的不可逆熱力學基礎上的。通過對由內變數表征的材料內部組織結構不可逆變化所必須滿足的熱力學約束條件的研究,得出了內變數變化所必須滿足的規律,從而給出具體材料在具體條件下的打條特本的不可逆熱力學變數的演變途徑,由此規定了所研究的材糊勺術構回響特性,最後能夠認顯式的本構方程形式表達出來。縱觀內時理論的特點,不難看出它的理論基礎較深廣,模型較接近於實際,方法上又特別著重於具體材釋在特定條件下的回響特性,因而具有較大的理論意義和實用價值。它可能為許多類材料(金屬、上壤、岩石、混凝土和塑膠等)的各種不同力學間題的分析(如單調載入及循環載入下各種工程結構的彈塑性回響特性、耗散材料巨觀表象與微觀機制的綜合分析、疲勞與彈塑性斷裂、蠕變與鬆弛、摔塑性波、地震下高層建築和水工結構的回響特性、彈塑性衝擊與穩定、預變形和預應力的影響、。有根變形與成型力學分析)在不同程度上提供新的思路和更現實、更便於分析的模型和方法。內時理論發展的根本原因,在於很多實標問題的解決,迫切需要建立一種新的更接近於材料真實回響特性的模型。

塑性全量理論

塑性力學的根本目的就是研究塑性變形體內的應力與應變,以確定適當的壓力加工工步和合理的坯料尺寸,獲得優質的工件。正確地選用應力應變之間的關係(本構方程)是求解塑變體內應力場與應變場的先決條件。塑性力學中常用的本構關係是增量理論,其中主要包括列維一密席斯方程和普朗特一勞斯方程。塑性全量理論,塑性力學中用全量應力和全量應變表述彈塑性材料本構關係的理論,又稱塑性變形理論。是描述簡單載入條件下金屬塑性變形過程中應變和應力之間關係的物性方程(本構方程)。它是簡單載入條件下,增量理論的簡化方程,所以是塑性加工力學中最簡單的本構方程。

相關詞條

熱門詞條

聯絡我們