黏塑性力学绪论ppt课件.ppt

参考文献 弹塑性力学李同林编中国地质大学出版社2006粘弹性力学杨挺青著华中理工大学出版社1994弹塑性力学殷绥域编中国地质大学出版社1990粘弹性理论与应用杨挺青等著科学出版社2004 1 第一章绪论 第一节物质的粘弹塑性及荷载下的力学行为 弹性物质 所谓弹性物质是对于过去的经历 变形史和温度史 没有记忆的物质 弹性固体还有自然构形 即在外部作用完全移去后 弹性固体会恢复到施加外部作用前的形状 构形 线性弹性物质线性弹性理论是对很多固休物质 特别是工程材料 在小变形条件下力学性质的一种很好的近似描述 这类固体物质在小变形情况下具有自然构形 力学过程是可逆的 2 第一章绪论 线性弹性物质本构方程可表示为 3 第一章绪论 对于大多数物质 在小变形低应力情况下 本构方程呈现为线性弹性的 当应力超过一定值后 物质的本构关系不仅不再是线性的 而且变形过程不可逆 弹塑性物质 4 第一章绪论 5 第一章绪论 6 物质产生塑性变形后 弹性常数不变 称为弹性和塑性不耦合 第一章绪论 7 第一章绪论 8 第一章绪论 9 第一章绪论 10 第一章绪论 粘性物质 弹性物质和弹塑性物质虽然在力学性质上有很大差别 但它们的力学性质都与时间因素无关 这表现在两个方面 1 应力与变形过程进行的快慢无关 即应力与应变率无关2 应力状态和应变状态与外力 载荷 作用的持续时间无关 一般地说 当温度不高 作用持续时间不长和加载速度不高时 弹性和塑性是大多数物质 特别是金属 真实性质的近似描述 物质的变形与时间相关的属性称为黏性 实际物质都具有不同程度的粘性性质 所以 弹性 塑性和粘性只是物质的三种基本理想性质 在一定条件下能独自反映实际物质的一个方面的力学性质 因而 它们是物质的三种理想模型 称为简单模型 实际物质则可由这三种简单模型的某种组合来近似地描述 称为复杂模型 11 第一章绪论 物质的应力如果与应变率有关 则称为粘性物质 凡剪应力与应变率成线性关系的流体 称为线性黏性流体 或称为牛顿黏性流体 许多流体在相当广宽的剪应变率范围内都具有这种力学性质 因此 线性黏性流体模型是常见流体的最好近似 线性黏性流体是各向同性的 粘弹性物质 有些物质 例如塑料 聚合物 在变形过程中既具有弹性固体的性质 又具有粘性流体的性质 称为粘弹性物质 12 第一章绪论 粘弹性物质 粘弹性物质与弹性物质不同 它的现时应力不只依赖于现时应变 而与整个变形历史有关 变形过程是不可逆的 它与塑性物质也不相同 塑性物质中的变形和时间无关 无时效 在给定外力作用下 塑性体内的应力场和应变场不因载荷持续作用而变化 而粘弹性体的变形则和时间有关 在给定载荷作用下 变形将随时间而变化 载荷卸去后 变形不立即消失 也不取一定值 而是随时间变化的 13 第一章绪论 一般地说 粘弹性物质的变形可分为两部分 一部分是载荷加上时立即引起的变形响应 这种响应是在瞬时完成的 且是弹性的 称为瞬时弹性响应 另一部分则是在不变应力作用下 由于物质分子结构逐步变形而引起的变形响应 称为粘弹性流动 这部分变形是随时间而变化的 物质的粘弹性性质 通常是用蠕变和松弛实验来加以说明 粘弹性物质 14 第一章绪论 粘塑性物质 物质在一定应力作用下 不仅出现屈服和流动现象 而且有粘性效应 即应力与应变率相关时 则称为黏塑性物质 如果无论是在弹性阶段或在塑性阶段都呈现黏性效应 则称为粘弹塑性物质 如果只在塑性阶段才呈现黏性效应 或者说 在弹性阶段粘性效应可以忽略 则称为弹性黏塑性物质 写作弹 黏塑性物质 可以来用粘性元件 塑性元件和弹性元件的组台模型来定性地描述粘塑性物质 15 第一章绪论 问题根据各种具体粘弹塑性材料承载条件下的力学行为 请查阅文献 描述或综述橡胶 塑料 沥青及沥青混合料等材料的时间相关性理论 实验现象 16 第二节弹粘塑材料损伤变形与能量耗散 根据连续统力学的描述方法 考虑有损伤材料单元的自由能密度函数为 17 上式应满足能量守恒和Clausius Duhem不等式 即存在 由前面假设的损伤与热弹性耦合 应变能密度可分解为 第二节弹粘塑材料损伤变形与能量耗散 18 第二节弹粘塑材料损伤变形与能量耗散 19 则不等简化为 为耗散不等式 它表示材料损伤 塑性 粘性与耗散之间的耗散关系 亦称内禀耗散功率 第二节弹粘塑材料损伤变形与能量耗散 20 第