首页/文章/ 详情

应力三轴度之来源

23小时前浏览22

1、弹塑性增量理论要对以下三个方面做出基本假定

1)屈服准则。即应力状态满足什么条件时进入屈服状态。

2)流动法则。它确定了材料处于屈服状态时塑性变形增量的方向。

3)硬化法则。关于材料达到初始屈服面以后,屈服条件变化的法则,相当于一维应力状态下,材料达到初始屈服条件后,其屈服极限是不变(理想弹塑造性)、提高(硬化弹塑性)或降低(软件)的法则。


2、在力学分析中,有时将应力张量分解为球张量和偏张量,设平均应力σm=1/3(σ11+σ22+σ33)=1/3σkk=I1/3,则取应力偏量

Sij=σij-σmδij
则应力张量可分解为两部分(平均应力或静水压力,表示体积变化)和应力偏量(表示形状变化):
σij=σmδij+Sij

3、在材料力学和弹性力学中,应力状态不变量 和 应力偏量不变量 是描述应力状态的重要参数。它们分别反映了应力张量的整体特性和偏应力张量的特性。以下是它们的定义和物理意义:

1)应力张量与偏应力张量

应力张量σij:描述材料内部某一点的应力状态,通常表示为:
偏应力张量Sij:是偏应力张量是应力张量减去静水应力(平均应力)部分,表示为:
其中:σm=1/3(σ11+σ22+σ33),是平均应力(静水应力)
δij是 Kronecker 符号(单位张量)。

2)应力状态不变量

应力状态不变量是应力张量的三个不变量,它们在坐标变换下保持不变。这些不变量反映了应力张量的整体特性。

(1)第一应力不变量I1

其物理意义:表示应力张量的迹(Trace),即静水应力的三倍。
与平均应力的关系:σm=1/3(I1)

(2)第二应力不变量I2

  • 其物理意义:反映了应力张量的剪切分量。

(3)第三应力不变量I3

  • 其物理意义:反映了应力张量的体积变化特性。


3)应力偏量不变量

应力偏量不变量是偏应力张量的三个不变量,反映了偏应力张量的特性。


(1)第一偏应力不变量J1

其物理意义:偏应力张量的迹(Trace),恒为零:

(2)第二偏应力不变量J2

  • 物理意义:反映了偏应力张量的剪切分量。

  • 与等效应力(Mises应力)的关系:

    (3)第三偏应力不变量 J3

     


  • 物理意义:反映了偏应力张量的不对称性。

    4)物理意义与应用

  • 用于描述偏应力张量的剪切特性,与材料的塑性行为密切相关。

  • 在塑性力学中,用于定义等效应力和塑性变形行为。


4、屈服准则是一个数学表达式,是应力状态σ的函数,在应力空间这一函数可形象地表示为一个曲面,即屈服面。

  • 用于描述应力张量的整体特性,如静水应力和体积变化。

  • 在塑性力学中,用于定义屈服条件和流动法则。

    屈服面函数与应力状态有关,可用应力或应力状态不变量表示。在应力空间,屈服面函数可用直角坐标(σ1,σ2,σ3)表示,也可用柱坐标或称为Haigh-Wester-gaard坐标(ξ、ρ、θ)表示。因此,破坏曲面的函数方程式可表达为

    f(σ1,σ2,σ3)=0

    f(Ι1,J2,J3)=0

    f(ξ,ρ,θ)=0

    在一般的弹性力学或弹塑性力学中可以找到应力、应变不变量与ξ、ρ、θ的关系。若已知σij,则可求得应力状态不变量与应力偏量不变量如下所示

    对于三维空间里,在笛卡尔坐标系和Haigh-Westergaard坐标系下的主应力空间如下:

    应力三轴度(Stress Triaxiality) 是材料力学中的一个重要概念,用于描述材料在复杂应力状态下的应力分布特性。它定义为 平均应力(静水应力) 与 等效应力(Mises应力) 的比值,反映了材料在受力时的应力状态是偏向拉伸、压缩还是剪切。


    应力三轴度在这篇文章中基于缺口拉伸实验进行阐述,Bridgman P W. Studies in large plastic flow and fracture with special emphasis on the effects of  hydrostatic pressure.New York: McCrawHill, 1952

    图片
    【免责声明】本文来自笔记,版权归原作者所有,仅用于学习等,对文中观点判断均保持中立,若您认为文中来源标注与事实不符,若有涉及版权等请告知,将及时修订删除,谢谢大家的关注!

    来源:CAE之家
    ACT理论材料曲面
    著作权归作者所有,欢迎分享,未经许可,不得转载
    首次发布时间:2025-04-06
    最近编辑:23小时前
    CAE之家
    硕士 | CAE仿真负责人 个人著作《汽车NVH一本通》
    获赞 1176粉丝 6596文章 1032课程 20
    点赞
    收藏
    作者推荐
    未登录
    还没有评论
    课程
    培训
    服务
    行家
    VIP会员 学习计划 福利任务
    下载APP
    联系我们
    帮助与反馈