弹塑性力学1-introduction-张宏

弹塑性力学 第一章引言 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参考书目 1 1关于力学 力学是研究物体运动和变形规律的一门科学 力学又是一门古老的学科 牛顿是力学的奠基人 1642 1727 力学在工业工程和日常生活中应用广泛 机械工程 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 长江三峡大坝 航空航天工程 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 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 电子工程 生物工程等工业部门的共同理论基础 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 构件的种类 杆件 板 壳 块体 材料力学研究对象 杆件平面假定 材料力学的研究对象 弹性力学的研究对象 弹塑性力学研究对象广泛数学方法 场 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 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 弹塑性力学是固体力学的一个分支 力学 刚体 可变形体 理论力学 振动理论 固体 流体 材料力学结构力学弹性力学塑性力学断裂力学损伤力学细观力学 有限元边界元有限差分 实验力学 计算力学 交叉与渗透 流固耦合 1 2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 低碳钢的拉伸实验回顾 典型应力应变曲线 弹性变形 卸除载荷以后 可以恢复的变形 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 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 1 3弹塑性力学的研究方法 力学建模 平衡方程 几何方程 物理方程 边界条件 偏微分方程组 边值问题求解 对工程问题作出评价 弹塑性问题的根本区别在于物理方程 工程结构 1 4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 弹性力学的基本假设 连续性均匀性各向同性小变形无初应力 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 鲍兴格 Bauschinger 效应 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 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 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 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 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 5 幂次模型 n 0 刚塑性模型 0 n 1 幂硬化模型 n 1 线弹性材料 6 兰伯 奥斯古 Ramberg Osgood 模式 参考书目 杨桂通 弹