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塑性理论

1950
  • Henri Tresca
  • Richard von Mises
  • Daniel C. Drucker
  • William Prager
金属成型车间展示塑性理论在力学中的应用。

(图片仅供参考)

塑性是描述固体材料在外力作用下发生不可逆形状变化的变形理论。与弹性不同,塑性变形在卸载后即可恢复,但塑性变形是永久性的。该理论包括一个用于定义塑性开始的屈服标准、一个用于描述塑性演变的流动规则、以及一个用于描述塑性变形的永久性理论。 拉紧和硬化规则。

塑性理论为分析材料在超过其弹性极限的应力状态提供了框架。弹性行为到塑性行为的转变由屈服准则控制,该准则在应力空间中定义了一个曲面(屈服面)。当应力状态位于该曲面内部时,材料表现出弹性行为。当应力状态到达该曲面时,塑性变形开始。金属最常用的两种屈服准则是特雷斯卡准则(最大剪应力)和 冯·米塞斯 (最大畸变能量)准则。

一旦发生屈服,塑性应变的演变就可用流动法则来描述。最常见的是关联流动法则,该法则指出塑性应变的增量发生在屈服面的法向方向上。这决定了塑性应变分量的相对比例。

最后,硬化规则描述了屈服面随着塑性变形的累积而发生的变化。各向同性硬化假定屈服面在所有方向上均匀扩展,这意味着材料的 屈服强度 无论加载方向如何,屈服面都会同样增加。另一方面,运动硬化假定屈服面在应力空间中平移而不改变其大小,这对循环加载中观察到的鲍辛格效应建模非常有用。更复杂的模型结合了各向同性硬化和运动硬化,以准确捕捉复杂加载路径下的真实材料行为。这三个组成部分--屈服准则、流动规则和硬化规则--构成了经典塑性理论的核心。

UNESCO Nomenclature: 2208
- 机械

类型

抽象系统

中断

重大的

用法

广泛使用

前体

  • 线弹性理论
  • 工匠和早期工程师对金属中永久镶嵌物的观察
  • 库仑的摩擦学和土壤力学研究成果
  • 张量微积分的发展

应用程序

  • 金属成型工艺,如轧制、锻造和挤压
  • 汽车耐撞性分析
  • 抗震或抗冲击的结构设计
  • 岩土工程用于模拟重载下的土壤行为

专利:

NA

潜在创新理念

  • shape-memory alloys with tailored plastic deformation paths for self-actuating devices
  • 利用受控塑性变形来诱导有益残余应力的先进制造工艺
  • 基于人工智能的材料模型,可直接从实验数据中学习复杂的硬化规则
  • 利用塑性流动来封闭微裂纹的自修复金属
  • 依靠可预测的塑性塌陷机制的航天器能量吸收结构
  • 模仿骨骼塑性行为的仿生材料,用于改进骨科植入物
  • 行星形成的计算模型,模拟通过大规模塑性变形吸积
  • 使用塑性模型来优化废料再成型的回收过程
相关内容: 塑性、塑性变形、屈服准则、流动规则、硬化、冯-米塞斯、特雷斯卡、非弹性。

历史背景

塑性理论

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

(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)

第十年 周年纪念日

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