弹塑性力学-01PPT文档格式.ppt

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,4,绪论,三、推荐教材及主要参考书,1.杨桂通，弹塑性力学，高教出版社2.王仁，塑性力学引论，北京大学出版社3.徐芝伦，弹性力学（上册），高教出版社,5,绪论,关于力学弹塑性力学的基本任务弹性与塑性弹塑性力学的基本研究方法弹塑性力学的基本假设,6,绪论,1-1关于力学科学简史,力学是研究物体运动和变形规律的一门科学。

力学是一门古老的学科，牛顿是力学的奠基人（1642-1727）力学又是在不断解决工程实际问题的过程中逐步发展起来的。

1638年由于建筑工程的需要,伽里（Galileo,G.）首先研究了梁的弯曲问题。

以后胡克（Hooke,R.）根据金属丝、弹簧和悬臂木梁的实验结果于1678年正式发表了弹性体的变形与作用力（更精确地说,应变与应力）成正比的物理定律,为弹性理论打下了坚实的物理基础。

7,绪论,但当时仅局限于处理梁、杆、柱、拱等一维工程结构问题。

1821-1822年纳维（NavieuLM.H.）和柯西（Cauchy,A.L.）导出了弹性理论的普遍方程,为弹性理论奠定了严密的数学基础。

此后,许多学者致力于解决二维、三维的典型工程结构问题,例如柱体扭转与弯曲问题、平面问题、接触问题、板壳问题以及开孔、缺口附近的应力集中问题等。

关于力学科学简史,8,绪论,为了满足土木、机械、航空、造船、原子能、石油化工等一系列工程需要,20世纪以来力学理论取得了重大进展,已成为工程结构强度设计的重要理论依据。

由于基本方程的复杂性,要精确求解各种复杂工程结构的问题在数学上存在不少困难。

里茨（Ritz,W）和迦辽金分别于1908年和1915年提出了基于能量原理的直接解法,开创了近似求解力学问题的新途径。

随着计算机的发展,有限差分法、有限单元法、边界元法等各种有效的数值计算方法如雨后春笋般地涌现出来。

现在要对各种复杂工程结构进行弹性分析已没有原则上的困难。

9,绪论,力学在工业工程和日常生活中应用广泛,机械工程,10,绪论,土木工程,赵州桥拱式结构,上海卢浦大桥,万县长江大桥拱式结构,11,长江三峡大坝,绪论,12,航空航天工程,绪论,13,石油天然气工程,勘探地质板块运动钻井钻/管柱力学、环空水力学、深层岩石力学等采油渗流力学等储运/炼制管道/储罐、压力容器等,绪论,14,力学是基础,力学是机械工程、精密仪器、汽车工程、土木建筑、航空航天、造船、兵器、水电、冶金、石油化工、交通运输、生物工程等工业部门的共同理论基础。

绪论,15,1-2弹塑性力学的基本任务,工程问题的对象是结构结构的功能承受载荷结构的基本单元构件构件的属性承受载荷、可变形、由固体材料构成,绪论,16,构件的种类杆件、板、壳、块体,材料力学研究对象杆件,材料力学的研究对象,绪论,结构力学研究对象杆系,弹塑性力学给出用材料力学和结构力学方法无法准确求解问题的解法给出材料力学和结构力学无法给出的可靠性和精确度的度量,17,弹塑性力学研究对象广泛数学方法,绪论,弹性力学研究对象块体板壳,18,构件的四项基本要求,强度：

抵抗破坏（断裂或过量塑性变形）的能力。

刚度：

抵抗弹性变形的能力。

稳定性：

保持其原有平衡状态的能力。

韧性：

抵抗大塑性变形而不破裂的能力。

绪论,19,基本任务,研究可变形固体受到外载荷、温度变化及边界约束变动等作用时，弹塑性变形和应力状态，从而解决各类工程中所提出的强度、刚度和稳定性问题，使经济与安全的矛盾得到更好的统一。

确定一般工程结构受外力作用时的内力分布、弹塑性变形，从而可以了解其承载能力；

达到其它工程目的；

为解决进一步的工程力学问题提供必要的理论基础。

绪论,20,弹塑性力学定义,绪论,弹塑性力学是固体力学的一个分支学科,是研究可变形固体受到外载荷、温度变化及边界约束变动等作用时,弹塑性变形和应力状态的科学。

弹塑性力学这个名词是根据固体材料在受外部作用时所呈现出来的弹性与塑性性质命名的。

弹性力学讨论固体材料中的理想弹性体及固体材料弹性变形阶段的力学问题。

塑性力学讨论固体材料塑性变形阶段的力学问题。

可变形固体的弹性阶段与塑性阶段是整个变形过程中不同的两个阶段,弹塑性力学是研究这两个密切相连阶段的力学问题的科学。

21,弹塑性力学是固体力学的一个分支,绪论,22,1-3弹性与塑性,弹性与塑性是固体材料从变形开始到破坏一般可能要经历的两个阶段。

弹性力学主要讨论固体材料中的理想弹性体及固体材料的弹性变形阶段的力学问题。

而塑性力学则讨论固体材料的塑性变形阶段的力学问题。

绪论,23,低碳钢的拉伸实验回顾,绪论,24,典型应力应变曲线,绪论,25,绪论,p-比例极限应力低于比例极限时，应力应变成正比，材料服从胡克定理，此时称材料是线弹性的,26,绪论,e-弹性极限，超过比例极限，应力应变关系不再是直线，但是解除拉力后，变形完全消失。

27,绪论,屈服阶段:

应变明显增加，应力基本保持不变。

s-屈服极限,28,绪论,-强度极限，过屈服阶段后，材料又恢复抵抗变形的能力，要是它变形必须增加拉力，称为材料强化，强化阶段最高点称为强度极限,29,绪论,卸载定律：

逐渐撤掉拉力过程中，弹性变形消失，而塑性变形不再消失,30,绪论,卸载定律：

逐渐撤掉拉力过程中，弹性变形消失，而塑性变形不再消失,31,弹性变形：

卸除载荷以后，可以恢复的变形。

绪论,32,塑性变形：

卸除载荷以后，不可以恢复的变形。

弹性与塑性的根本区别在于卸载时，是否保留一个永久变形。

绪论,33,塑性变形状态的一些特点,要描述材料在塑性变形阶段的应力-应变关系，需要知道：

a.屈服应力b.载荷历史应力与应变之间不再单值关系。

塑性功是不可逆。

绪论,34,1-4弹塑性力学的研究方法,绪论,35,1-5弹塑性力学中的基本假设,按照物体的性质以及求解的范围，忽略一些可以暂不考虑的因素，而提出一些基本假设，使所研究的问题限制在方便可行的范围以内。

绪论,36,弹性力学的基本假设,五、无初应力，物体原来处于一种无应力的自然状态，在外力作用之前，物体内各点应力为零,绪论,一、连续性假设：

物质密实地充满物体所在空间，毫无空隙。

（应力应变和位移等力学量可以用坐标的连续函数表示，可用微积分数学工具）,二、均匀性假设：

物体内，各处的力学性质完全相同。

三、各向同性假设：

组成物体的材料沿各方向的力学性质完全相同。

（这样的材料称为各项同性材料；

沿各方向的力学性质不同的材料称为各项异性材料。

）,四、小变形假设：

材料力学所研究的构件在载荷作用下的变形与原始尺寸相比甚小，故对构件进行受力分析时可忽略其变形。

37,忽略蠕变和松弛的效应。

忽略应变率对塑性变形规律的影响。

静水压力部分只产生弹性的体积变化，不影响塑性变形规律（岩石例外）。

塑性体是初始各向同性的。

塑性变形无体积变化。

拉、压屈服应力相等。

不考虑鲍兴格（Bauschinger）效应。

二、塑性力学的基本假定,绪论,38,鲍兴格（Bauschinger）效应,绪论,39,三、应力应变关系的简化,为了突出塑性力学问题的主要特征，提出了几种简化模型。

绪论,40,1、理想弹塑性,不考虑材料的强化，认为材料屈服后无止境地塑性流动。

绪论,41,2、理想刚塑性,不考虑弹性变形及强化，此模型常用于极限载荷分析。

绪论,42,3、理想弹塑性线性强化,不考虑塑性流动，强化按线性关系进行。

绪论,43,4、理想刚塑性线性强化,不考虑弹性变形及塑性流动，强化按线性关系进行。

绪论,44,5、幂次模型,n=0，刚塑性模型；

0n1，幂硬化模型；

n=1，线弹性材料。

绪论,