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Critério de rendimento de Von Mises

1913
  • Richard von Mises
  • Maksymilian Tytus Huber
Ensaios laboratoriais de engenharia mecânica em materiais dúcteis utilizando o critério de escoamento de von Mises.

(Imagem gerada apenas para fins 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].

O critério de escoamento de von Mises, também conhecido como critério de energia de distorção máxima, é um modelo amplamente utilizado para prever o início da deformação plástica em materiais dúcteis. Ele postula que o escoamento começa quando a energia de deformação elástica por unidade de volume em um material atinge um valor crítico. Isso é diferente da energia hidrostática (associada à variação de volume), que se presume não contribuir para o escoamento em metais dúcteis.

Matematicamente, isso é equivalente a afirmar que o segundo invariante do tensor de tensão desviatória, [latex]J_2[/latex], atinge um valor constante. O tensor de tensão desviatória é o tensor de tensão total menos sua componente hidrostática. O critério é frequentemente expresso através da tensão equivalente de von Mises, [latex]sigma_v[/latex], que é uma combinação escalar das seis componentes do tensor de tensão. Para um estado geral de tensão 3D, é calculado 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 resistência ao escoamento, [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
Mecânica

Tipo

Sistema abstrato

Interrupção

Substancial

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • Teoria da energia de deformação total de Beltrami
  • formulação anterior de Huber do conceito de energia de distorção
  • Desenvolvimento do Cauchy stress tensor
  • Observações experimentais do escoamento em metais dúcteis

Aplicações

  • Previsão de falhas em materiais dúcteis como aço e alumínio em engenharia mecânica e civil.
  • elemento finito Análise de elementos finitos (FEA) para visualizar e avaliar concentrações de tensão.
  • Projeto de vasos de pressão e sistemas de tubulação
  • Projeto de componentes automotivos para durabilidade e segurança em colisões.

Patentes:

NA

Ideias de Inovação Potencial

  • real-time structural health monitoring systems that issue alerts when von Mises stress approaches the yield limit
  • generative design software that optimizes topologies to maintain von Mises stress below a threshold
  • smart materials with embedded sensors that change color or properties when local von Mises stress becomes critical
  • predictive models for material fatigue that incorporate the history of von Mises stress cycles
  • advanced surgical planning software that simulates von Mises stress in bone implants to prevent failure
  • vestível technology that monitors von Mises stress in athletic equipment to prevent catastrophic failure
  • ai-driven metal forming processes that actively control tool paths to manage von Mises stress distribution
  • virtual material testing platforms that use von Mises criterion to predict the behavior of novel alloys
Relacionado a: tensão de von Mises, critério de escoamento, plasticidade, materiais dúcteis, teoria da falha, tensão desviadora, energia de distorção, plasticidade J2.

Contexto histórico

Critério de rendimento de Von Mises

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

(Caso a data seja desconhecida ou irrelevante, por exemplo, "mecânica dos fluidos", é fornecida uma estimativa aproximada de seu surgimento notável)

10º ano aniversário

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