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Criterio de rendimiento de von Mises

1913
  • Richard von Mises
  • Maksymilian Tytus Huber
Laboratorio de ingeniería mecánica que prueba materiales dúctiles utilizando el criterio de fluencia de von Mises.

(Imagen generada únicamente con fines ilustrativos)

The von Mises yield criterion predicts that yielding of a ductile material begins when the second deviatoric stress invariant, [latex]J_2[/latex], reaches a critical value. It is often expressed in terms of the von Mises stress, [latex]\sigma_v[/latex], a scalar value that must be less than the material’s yield strength, [latex]\sigma_y[/latex]. Yielding occurs when [latex]\sigma_v = \sigma_y[/latex].

El criterio de fluencia de von Mises, también conocido como criterio de máxima energía de distorsión, es un modelo ampliamente utilizado para predecir el inicio de la deformación plástica en materiales dúctiles. Postula que la fluencia comienza cuando la energía de deformación elástica de distorsión por unidad de volumen en un material alcanza un valor crítico. Esto es distinto de la energía hidrostática (asociada con el cambio de volumen), que se supone que no contribuye a la fluencia en metales dúctiles.

Matemáticamente, esto equivale a afirmar que el segundo invariante del tensor de tensiones desviadoras, [latex]J_2[/latex], alcanza un valor constante. El tensor de tensiones desviadoras es el tensor de tensiones total menos su componente hidrostática. El criterio se suele expresar mediante la tensión equivalente de von Mises, [latex]sigma_v[/latex], que es una combinación escalar de las seis componentes del tensor de tensiones. Para un estado de tensión 3D general, se calcula como: [latex]sigma_v = sqrt{frac{1}{2}[(sigma_{11}-sigma_{22})^2 + (sigma_{22}-sigma_{33})^2 + (sigma_{33}-sigma_{11})^2 + 6(sigma_{12}^2 + sigma_{23}^2 + sigma_{31}^2)]}[/latex].

Yielding is predicted to occur when [latex]\sigma_v[/latex] equals the material’s límite elástico, [latex]\sigma_y[/latex], which is typically determined from a simple uniaxial tensile test. In principal stress space, the von Mises criterion defines a smooth, circular cylinder whose axis is the hydrostatic line ([latex]\sigma_1 = \sigma_2 = \sigma_3[/latex]). This contrasts with the Tresca criterion, which defines a hexagonal prism. The von Mises criterion generally provides a better fit with experimental data for most ductile metals and is continuously differentiable, which is advantageous in numerical computations.

UNESCO Nomenclature: 2208
- Mecánica

Tipo

Sistema abstracto

Ruptura

Sustancial

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • Teoría de la energía de deformación total de Beltrami
  • La formulación anterior de Huber del concepto de energía de distorsión
  • Desarrollo de la Tensor de tensiones de Cauchy
  • Observaciones experimentales de fluencia en metales dúctiles

Aplicaciones

  • Predicción de fallas en materiales dúctiles como el acero y el aluminio en ingeniería mecánica y civil.
  • elemento finito Análisis de elementos finitos (FEA) para visualizar y evaluar las concentraciones de estrés.
  • Diseño de recipientes a presión y sistemas de tuberías
  • Diseño de componentes automotrices para mayor durabilidad y seguridad en caso de choque

Patentes:

NA

Ideas para posibles innovaciones

  • Sistemas de monitoreo de la salud estructural en tiempo real que emiten alertas cuando la tensión de von Mises se acerca al límite de rendimiento.
  • software de diseño generativo que optimiza las topologías para mantener la tensión de von Mises por debajo de un umbral
  • Materiales inteligentes con sensores integrados que cambian de color o propiedades cuando la tensión local de von Mises se vuelve crítica.
  • modelos predictivos de fatiga de materiales que incorporan el historial de ciclos de tensión de von Mises
  • Software avanzado de planificación quirúrgica que simula la tensión de von Mises en implantes óseos para prevenir fallos.
  • wearable technology that monitors von Mises stress in athletic equipment to prevent catastrophic failure
  • Procesos de conformado de metales impulsados ​​por IA que controlan activamente las trayectorias de las herramientas para gestionar la distribución de la tensión de von Mises.
  • Plataformas virtuales de prueba de materiales que utilizan el criterio de von Mises para predecir el comportamiento de nuevas aleaciones
Relacionado con: tensión de von Mises, criterio de fluencia, plasticidad, materiales dúctiles, teoría de fallas, tensión desviadora, energía de distorsión, plasticidad J2.

Contexto histórico

Criterio de rendimiento de von Mises

1909
1910
1911-04-08
1913
1915
1916
1917
1907
1909
1910
1912
1915
1915-11
1916
1918

(Si la fecha es desconocida o no es relevante, por ejemplo "mecánica de fluidos", se proporciona una estimación redondeada de su aparición notable)

décimo año aniversario

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