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冯·米塞斯屈服准则

1913
  • Richard von Mises
  • Maksymilian Tytus Huber
机械工程实验室使用冯·米塞斯屈服准则测试延性材料。

(图片仅供参考)

冯·米塞斯屈服准则预测,延性材料的屈服始于第二偏应力 压力 不变量 [latex]J_2[/latex] 达到临界值。它通常用冯·米塞斯应力 [latex]sigma_v[/latex] 来表示,这是一个标量值,必须小于材料的 。 屈服强度,[latex]sigma_y[/latex]。当[latex]sigma_v = sigma_y[/latex]时发生屈服。

冯·米塞斯屈服准则,也称为最大变形能准则,是一种广泛用于预测延性材料塑性变形开始的模型。该准则假定,当材料单位体积变形的弹性应变能达到临界值时,材料开始屈服。这与静水压力能(与体积变化相关)不同,静水压力能被认为对延性金属的屈服没有贡献。

从数学角度来看,这等价于指出偏应力张量的第二不变量 J₂ 达到一个常数值。偏应力张量是总应力张量减去其静水压力分量。该准则通常用冯·米塞斯等效应力 σₑ 来表示,它是应力张量六个分量的标量组合。对于一般的三维应力状态,其计算公式为:[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].

当[latex]sigma_v[/latex]等于材料的屈服强度[latex]sigma_y[/latex]时,预计会发生屈服。屈服强度通常通过简单的单轴拉伸试验确定。在主应力空间中,冯·米塞斯准则定义了一个光滑的圆柱体,其轴线为静水压力线([latex]sigma_1 = sigma_2 = sigma_3[/latex])。这与特雷斯卡准则形成对比,后者定义了一个六棱柱。冯·米塞斯准则通常能更好地拟合大多数延性金属的实验数据,并且是连续可微的,这有利于数值计算。

UNESCO Nomenclature: 2208
- 机械

类型

抽象系统

中断

重大的

用法

广泛使用

前体

  • 贝尔特拉米总应变能理论
  • Huber早期对畸变能概念的阐述
  • 柯西应力张量的开发
  • 延展性金属屈服的实验观察

应用程序

  • 预测机械和土木工程中钢和铝等延展性材料的失效
  • 有限元分析(FEA)可视化并评估应力集中
  • 压力容器和管道系统的设计
  • 汽车零部件的耐用性和碰撞安全性设计

专利:

NA

潜在创新理念

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相关概念:冯·米塞斯应力、屈服准则、塑性、延性材料、失效理论、偏应力、畸变能、J2塑性。

历史背景

冯·米塞斯屈服准则

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

(如果日期未知或不相关,例如“流体力学”,则提供其显著出现的近似估计)

相关发明、创新和技术原理

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