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Critère de rendement de Von Mises

1913
  • Richard von Mises
  • Maksymilian Tytus Huber
Essais en laboratoire de génie mécanique sur des matériaux ductiles utilisant le critère de plasticité de von Mises.

(Image générée à titre d'illustration uniquement)

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].

Le critère d'élasticité de von Mises, également appelé critère d'énergie de distorsion maximale, est un modèle largement utilisé pour prédire l'apparition de la déformation plastique dans les matériaux ductiles. Il postule que l'élasticité débute lorsque l'énergie de déformation élastique par unité de volume dans un matériau atteint une valeur critique. Ce critère est distinct de l'énergie hydrostatique (associée aux variations de volume), qui est supposée ne pas contribuer à l'élasticité des métaux ductiles.

Mathématiquement, cela revient à dire que le second invariant du tenseur des contraintes déviatoriques, [latex]J_2[/latex], atteint une valeur constante. Le tenseur des contraintes déviatoriques est le tenseur des contraintes total moins sa composante hydrostatique. Ce critère est souvent exprimé à l'aide de la contrainte équivalente de von Mises, [latex]sigma_v[/latex], qui est une combinaison scalaire des six composantes du tenseur des contraintes. Pour un état de contrainte 3D général, il est calculé comme suit : [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 limite d'élasticité, [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
- Mécanique

Taper

Système abstrait

Perturbation

Substantiel

Usage

Utilisation généralisée

Précurseurs

  • La théorie de l'énergie de déformation totale de Beltrami
  • La formulation antérieure de Huber du concept d'énergie de distorsion
  • Développement du tenseur des contraintes de Cauchy
  • Observations expérimentales de la déformation des métaux ductiles

Applications

  • Prédire la défaillance des matériaux ductiles comme l'acier et l'aluminium en génie mécanique et civil
  • élément fini analyse par éléments finis (FEA) pour visualiser et évaluer les concentrations de contraintes
  • conception de récipients sous pression et de systèmes de tuyauterie
  • conception de composants automobiles pour la durabilité et la sécurité en cas de collision

Brevets:

NA

Idées d'innovations potentielles

  • systèmes de surveillance de l'état des structures en temps réel qui émettent des alertes lorsque la contrainte de von Mises approche la limite d'élasticité
  • logiciel de conception générative qui optimise les topologies pour maintenir la contrainte de von Mises en dessous d'un seuil
  • matériaux intelligents avec capteurs intégrés qui changent de couleur ou de propriétés lorsque la contrainte locale de von Mises devient critique
  • modèles prédictifs de fatigue des matériaux intégrant l'historique des cycles de contrainte de von Mises
  • logiciel de planification chirurgicale avancé qui simule la contrainte de von Mises dans les implants osseux pour éviter les défaillances
  • portable technology that monitors von Mises stress in athletic equipment to prevent catastrophic failure
  • processus de formage des métaux pilotés par l'IA qui contrôlent activement les trajectoires des outils pour gérer la distribution des contraintes de von Mises
  • plateformes de test de matériaux virtuels qui utilisent le critère de von Mises pour prédire le comportement de nouveaux alliages
Lié à : contrainte de von Mises, critère de plasticité, plasticité, matériaux ductiles, théorie de la rupture, contrainte déviatorique, énergie de distorsion, plasticité J2.

Contexte historique

Critère de rendement de Von Mises

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

(si la date est inconnue ou non pertinente, par exemple « mécanique des fluides », une estimation arrondie de son émergence notable est fournie)

10e année anniversaire

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