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塑性基礎(chǔ) 第五章 塑性基礎(chǔ) 什么是塑性 當(dāng)韌性材料經(jīng)歷了超過(guò)彈性極限的應(yīng)力 將發(fā)生屈服 獲得大而永久的變形 塑性指超過(guò)屈服極限的材料響應(yīng) 塑性響應(yīng)對(duì)于金屬成型加工是重要的 對(duì)于工作中的結(jié)構(gòu) 有時(shí)塑性作為能量吸收機(jī)構(gòu)也很重要 材料幾乎沒(méi)有塑性變形就斷裂 稱(chēng)為脆性 很多方面 韌性響應(yīng)比脆性響應(yīng)更安全 塑性是最常用的ANSYS材料非線性 塑性基礎(chǔ) 本章將通過(guò)如下主題簡(jiǎn)要介紹塑性材料非線性基礎(chǔ) A 綜述B 建模C 求解D 后處理目的是了解如何在ANSYS模型中包括基本塑性選項(xiàng) 另外 更高級(jí)的塑性選項(xiàng) 和其他材料非線性 如蠕變和超彈性 都在高級(jí)結(jié)構(gòu)非線性培訓(xùn)手冊(cè)中討論 回顧彈性 在進(jìn)行討論塑性之前 回顧一下材料的彈性是有用的 在彈性響應(yīng)中 如果響應(yīng)應(yīng)力在材料的屈服點(diǎn)之下 材料在卸載后能完全恢復(fù)原來(lái)的形狀 從金屬材料的觀點(diǎn)來(lái)看 這種行為是由于拉伸產(chǎn)生的 而不是原子間化學(xué)鍵的斷裂原子鍵的拉伸是可完全恢復(fù)的彈性應(yīng)變趨于很小金屬材料的彈性行為最普遍是用應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的虎克定理描述 塑性基礎(chǔ)A 綜述 塑性 塑性變形是由于剪切應(yīng)力 偏應(yīng)力 引起的原子面的滑移而產(chǎn)生的 這中錯(cuò)位運(yùn)動(dòng)本質(zhì)上晶體結(jié)構(gòu)中的原子重組 使其與新的原子相鄰 卸載后 得到不可回復(fù)的應(yīng)變或永久變形滑移一般不產(chǎn)生任何體應(yīng)變 不可壓縮的條件下 不象彈性變形 塑性基礎(chǔ) 概述 低碳鋼的典型應(yīng)力 應(yīng)變曲線 夸大 塑性基礎(chǔ) 概述 塑性基礎(chǔ) 概述 結(jié)構(gòu)的塑性響應(yīng) 典型地 是由于多軸應(yīng)力狀態(tài)引起的 基于單軸試驗(yàn)試樣的結(jié)果 從單軸應(yīng)力 應(yīng)變實(shí)驗(yàn)的結(jié)果可以得到如下信息 比例極限 屈服點(diǎn) 應(yīng)變強(qiáng)化 塑性基礎(chǔ) 綜述 比例極限和屈服點(diǎn)大多數(shù)韌性金屬在比例極限的應(yīng)力水平下表現(xiàn)出線性行為 在比例極限以下 應(yīng)力和應(yīng)變線性相關(guān) 另外 在屈服點(diǎn)的應(yīng)力水平以下 應(yīng)力 應(yīng)變響應(yīng)為彈性 在屈服點(diǎn)以下 發(fā)生的任何應(yīng)變 卸載后都是完全可恢復(fù)的 塑性基礎(chǔ) 綜述 比例極限和屈服點(diǎn) 因?yàn)橥ǔＧc(diǎn)和比例極限之間差別很小 ANSYS程序總是假定它們是相同 屈服點(diǎn)以下的應(yīng)力 應(yīng)變曲線部分稱(chēng)為彈性區(qū) 屈服點(diǎn)以上的部分稱(chēng)為塑性區(qū) 塑性基礎(chǔ) 綜述 應(yīng)變強(qiáng)化屈服后的行為典型地刻劃為彈性 理想塑性或應(yīng)變強(qiáng)化行為 應(yīng)變強(qiáng)化是一種材料響應(yīng) 當(dāng)超過(guò)初始屈服點(diǎn)以后 隨著應(yīng)變的增大 屈服應(yīng)力增大 單軸應(yīng)力 應(yīng)變曲線 塑性基礎(chǔ) 綜述 增量塑性理論給出一種描述應(yīng)力增量和應(yīng)變?cè)隽?D 和De 的數(shù)學(xué)關(guān)系 用于表示塑性范圍內(nèi)的材料行為 在增量塑性理論中 有三個(gè)基本組成部分 屈服準(zhǔn)則 流動(dòng)法則 強(qiáng)化規(guī)律 塑性基礎(chǔ) 綜述 屈服準(zhǔn)則對(duì)于單向拉伸是試件 通過(guò)比較軸向應(yīng)力與材料屈服應(yīng)力可以確定是否屈服 然而 對(duì)于多向應(yīng)力狀態(tài) 有必要去定義一個(gè)屈服準(zhǔn)則 屈服準(zhǔn)則是應(yīng)力狀態(tài)的單值 標(biāo)量 度量 可以很容易地與單軸試驗(yàn)得到的屈服應(yīng)力相比較 如果知道應(yīng)力狀態(tài)和屈服準(zhǔn)則 程序就能確定是否會(huì)發(fā)生塑性應(yīng)變