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Teoria della plasticità

1950
  • Henri Tresca
  • Richard von Mises
  • Daniel C. Drucker
  • William Prager
Laboratorio di formatura dei metalli che dimostra le applicazioni della teoria della plasticità nella meccanica.

(Immagine generata a solo scopo illustrativo)

La plasticità è la teoria che descrive la deformazione di un materiale solido che subisce cambiamenti di forma non reversibili in risposta a forze applicate. A differenza dell'elasticità, in cui la deformazione viene recuperata allo scarico, la deformazione plastica è permanente. La teoria prevede un criterio di snervamento per definire l'inizio della plasticità, una regola di flusso per descrivere l'evoluzione della plasticità. sottoporre a tensione, e una regola di tempra.

La teoria della plasticità fornisce il quadro di riferimento per l'analisi dei materiali sollecitati oltre il loro limite elastico. La transizione dal comportamento elastico a quello plastico è regolata da un criterio di snervamento, che definisce una superficie nello spazio delle sollecitazioni (la superficie di snervamento). Per gli stati di sollecitazione all'interno di questa superficie, il materiale si comporta in modo elastico. Quando lo stato di sollecitazione raggiunge la superficie, inizia la deformazione plastica. Due dei criteri di snervamento più comuni per i metalli sono i criteri di Tresca (massima sollecitazione di taglio) e di von Mises (energia di distorsione massima).

Una volta che si verifica lo snervamento, l'evoluzione della deformazione plastica è descritta da una regola di flusso. La più comune è la regola di flusso associata, che afferma che l'incremento della deformazione plastica avviene in direzione normale alla superficie di snervamento. Questa regola determina le proporzioni relative delle componenti della deformazione plastica.

Infine, una regola di incrudimento descrive come cambia la superficie di snervamento con l'accumularsi della deformazione plastica. L'incrudimento isotropico presuppone che la superficie di snervamento si espanda uniformemente in tutte le direzioni, il che significa che il materiale limite di snervamento aumenta in modo uniforme indipendentemente dalla direzione di carico. L'incrudimento cinematico, d'altra parte, presuppone che la superficie di snervamento si trasli nello spazio delle tensioni senza modificarne le dimensioni, il che è utile per modellare l'effetto Bauschinger osservato nel carico ciclico. Modelli più complessi combinano sia l'incrudimento isotropo che quello cinematico per catturare accuratamente il comportamento reale del materiale sotto percorsi di carico complessi. Queste tre componenti – criterio di snervamento, regola di flusso e regola di incrudimento – costituiscono il nucleo della teoria classica della plasticità.

UNESCO Nomenclature: 2208
- Meccanica

Tipo

Sistema astratto

Interruzione

Sostanziale

Utilizzo

Uso diffuso

Precursori

  • Teoria dell'elasticità lineare
  • Osservazioni di indurimento permanente nei metalli da parte di artigiani e primi ingegneri
  • Il lavoro di Coulomb sull'attrito e la meccanica del terreno
  • Sviluppo del calcolo tensoriale

Applicazioni

  • processi di formatura dei metalli come laminazione, forgiatura ed estrusione
  • analisi di resistenza agli urti automobilistici
  • progettazione di strutture per resistere a terremoti o impatti
  • ingegneria geotecnica per la modellazione del comportamento del terreno sotto carichi pesanti

Brevetti:

NA

Idee e potenziali innovazioni

  • shape-memory alloys with tailored plastic deformation paths for self-actuating devices
  • processi di produzione avanzati che utilizzano la deformazione plastica controllata per indurre stress residui benefici
  • modelli di materiali basati sull'intelligenza artificiale che apprendono complesse regole di indurimento direttamente dai dati sperimentali
  • metalli autoriparanti che utilizzano il flusso plastico per chiudere le micro-fessure
  • strutture di assorbimento di energia per veicoli spaziali che si basano su meccanismi di collasso plastico prevedibili
  • materiali biomimetici che imitano il comportamento plastico dell'osso per impianti ortopedici migliorati
  • modelli computazionali per la formazione planetaria che simulano l'accrescimento attraverso la deformazione plastica su larga scala
  • processi di riciclaggio che utilizzano modelli di plasticità per ottimizzare la riformazione dei materiali di scarto
Correlato a: plasticità, deformazione plastica, criterio di snervamento, regola del flusso, indurimento, von Mises, Tresca, anelastico.

Contesto storico

Teoria della plasticità

1936-01-01
1938
1940
1950
1950
1950
1950
1933
1937
1940
1947
1950
1950
1950
1950

(se la data è sconosciuta o non rilevante, ad esempio "meccanica dei fluidi", viene fornita una stima approssimativa della sua notevole comparsa)

decimo anno anniversario

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