弹塑性

发布日期:[10-04-20 22:33:18] 浏览人次:[]

当材料中的应力超过屈服点时,塑性被激活(也就是说,有塑性应变发生)。而屈服应力本身可能是下列某个参数的函数。

·       温度

·       应变率

·       以前的应变历史

·       侧限压力

·       其它参数

 塑性理论介绍

在这一章中,我们将依次介绍塑性的三个主要方面:

·       屈服准则

·       流动准则

·       强化准则

屈服准则:

对单向受拉试件,我们可以通过简单的比较轴向应力与材料的屈服应力来决定是否有塑性变形发生,然而,对于一般的应力状态,是否到达屈服点并不是明显的。

屈服准则是一个可以用来与单轴测试的屈服应力相比较的应力状态的标量表示。因此,知道了应力状态和屈服准则,程序就能确定是否有塑性应变产生。

屈服准则的值有时候也叫作等效应力,一个通用的屈服准则是Von Mises 屈服准则,当等效应力超过材料的屈服应力时,将会发生塑性变形。

可以在主应力空间中画出Mises屈服准则,见 图3-1。

    在3-D中,屈服面是一个以为轴的圆柱面,在2-D中,屈服面是一个椭圆,在屈服面内部的任何应力状态,都是弹性的,屈服面外部的任何应力状态都会引起屈服。注意:静水压应力状态()不会导致屈服:屈服与静水压应力无关,而只与偏差应力有关,因此,的应力状态比的应力状态接近屈 服。Mises屈服准则是一种除了土壤和脆性材料外典型使用的屈服准则,在土壤和脆性材料中,屈服应力是与静水压应力(侧限压力)有关的,侧限压力越高,发生屈服所需要的剪应力越大。

流动准则:

流动准则描述了发生屈服时,塑性应变的方向,也就是说,流动准则定义了单个塑性应变分量( 等)随着屈服是怎样发展的。

一般来说,流动方程是塑性应变在垂直于屈服面的方向发展的屈服准则中推导出来的。这种流动准则叫作相关流动准则,如果不用其它的流动准 则(从其它不同的函数推导出来)。则叫作不相关的流动准则。

强化准则:

强化准则描述了初始屈服准则随着塑性应变的增加是怎样发展的。

一般来说,屈服面的变化是以前应变历史的函数,在ANSYS程序中,使用了两种强化准则。

等向强化是指屈服面以材料中所作塑性功的大小为基础在尺寸上扩张。对Mises屈服准则来说,屈服面在所有方向均匀扩张。见图3-2。

图3-2  等向强化时的屈服面变化图

由于等向强化,在受压方向的屈服应力等于受拉过程中所达到的最高应力。

随动强化假定屈服面的大小保持不变而仅在屈服的方向上移 动,当某个方向的屈服应力升高时,其相反方向的屈服应力应该降低。见图3-3。

图3-3  随动强化时的屈服面变化图

在随动强化中,由于拉伸方向屈服应力的增加导致压缩方向屈服应力的降低,所以在对应的两个屈服应力之间总存一个的差值,初始各向同性的材料在屈服后将不再是向同性的。

塑性选项

ANSYS程序提供了多种塑性材料选项,在此主要介绍四种典型的材料选项可以通过激活一个数据表来选择这些选项。         

·       经典双线性随动强化              BKIN

·       双线性等向强化                  BISO

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