如何定义理想弹塑性材料模型及工程应用价值
责任编辑:1440分钟     时间:2023-12-12     来源:转载于:https://mp.weixin.qq.com/s/FS7oPsuJiweQyzgh2G_lGg
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  理想弹塑性模型:假定不考虑材料的强化性质,并且忽略屈服上极限的影响,即认为材料经过线弹性阶段后便进入流动状态,塑性变形在屈服应力的作用下可无约束的发展。如下图。


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  理想弹塑性材料模型实际上是忽略了材料的强化效应,使得结构设计处于保守,因此在计算结构的极限载荷中,得到了应用。对压力容器分析时,往往忽略材料的强化作用,把材料看成一旦屈服就可以无限变形的理想弹塑性模型。理想弹塑性模型需要输入4个材料参数,即质量密度、弹性模量、泊松比、屈服应力。

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  对于计算结构的极限载荷,大部分都是将许用应力确定为屈服应力除以一个安全系数,该设计适合结构的载荷变化频率高,采用这种方法评估,既可以保证结构的强度,也可以满足结构的疲劳要求,但是对于一些载荷变化周期较长的结构,可以采用塑性设计的方法,在该方法中,就是采用了理想弹塑性材料模型。例如对于一个简支梁,采用塑性设计的承载能力是采用弹性设计的1.5倍。

  如图所示,一个简支梁的屈服应力为300MPa,施加载荷为10MPa,经过计算加载23%的时候,即达到了300MPa,因此采用弹性设计的极限载荷为:2.3MPa


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  如图所示,一个简支梁的屈服应力为300MPa,施加载荷为10MPa,使用理想弹塑性材料模型,基于计算发散作为塑性设计的极限载荷的判别准则,通过计算可知,计算的加载比例为34.25%,计算发散,观察等效塑性应变云图可知,塑性应变已经在梁的厚度方向完全贯穿,失去了承载能力

  该方法的极限载荷为:3.425MPa


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  塑性设计与弹性设计的极限载荷比值=3.425/2.3=1.489与理论解1.5基本一致。



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