Critério de rendimento de Von Mises
1913
- Richard von Mises
- Maksymilian Tytus Huber
O critério de escoamento de von Mises prevê que o escoamento de um material dúctil começa quando ocorre a segunda deformação desviatória. stress invariante, [latex]J_2[/latex], atinge um valor crítico. É frequentemente expresso em termos da tensão de von Mises, [latex]sigma_v[/latex], um valor escalar que deve ser menor que o do material. resistência ao escoamento, [latex]sigma_y[/latex]. O escoamento ocorre quando [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].
Prevê-se que o escoamento ocorra quando σv for igual à resistência ao escoamento do material, σy, que normalmente é determinada por um simples ensaio de tração uniaxial. No espaço das tensões principais, o critério de von Mises define um cilindro circular liso cujo eixo é a linha hidrostática (σ1 = σ2 = σ3). Isso contrasta com o critério de Tresca, que define um prisma hexagonal. O critério de von Mises geralmente proporciona um melhor ajuste aos dados experimentais para a maioria dos metais dúcteis e é continuamente diferenciável, o que é vantajoso em cálculos numéricos.
UNESCO Nomenclature: 2208
Mecânica
Precursores
- Teoria da energia de deformação total de Beltrami
- formulação anterior de Huber do conceito de energia de distorção
- Development of the 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.
- finite element analysis (FEA) to visualize and assess stress concentrations
- Projeto de vasos de pressão e sistemas de tubulação
- Projeto de componentes automotivos para durabilidade e segurança em colisões.
Ideias de Inovação Potencial
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Relacionado a: tensão de von Mises, critério de escoamento, plasticidade, materiais dúcteis, teoria da falha, tensão desviadora, energia de distorção, plasticidade J2.