判断是否发生塑性变形的条件:von Mises屈服准则
主要参考自:https://en.wikipedia.org/wiki/Von_Mises_yield_criterion
次要参考:弹性与塑性力学 陈惠法; 工程塑性力学 余同希
所谓屈服,就是材料变形到一定程度之后,发生了不可恢复的塑性变形。
米塞斯屈服准则根据畸变能密度来判断是否发生塑性形变。所谓畸变能密度,就是将变形能分解为体积变化能和形状改变能,而形状改变能代表的就是畸变能。密度的含义是单位体积。
体积变化能来源于拉伸,畸变能来源于剪切。Hency(1924)认为,发生塑性屈服的原因就在于形状改变能累积到了一定的程度。而这个能量是来源于剪切变形的。
额外知识,可不看
Mises屈服的几何表示:在主应力空间上为一个圆柱面(注意是面而不是体),当应力到达这个面上之后,就发生了屈服。之后就一直在这个面上移动。 如图
就公式来说,von Mises屈服准则可表示为应力偏量的第二不变量达到一个定值。即
其中J2是应力偏量的第二不变量。而k认为是纯剪切实验测得的屈服应力。纯剪切实验测得的屈服应力,也可以用简单拉伸实验测得的屈服应力来替代。他们之间就差一个系数根号3。即简单拉伸测得的屈服应力是纯剪切屈服应力的根号3倍:
结合上述两式得到:
我们就定义sigma_v为等效应力(或称von Mises应力)。所以von Mises屈服准则即:等效应力达到一个定值以后,则发生屈服。
将等效应力写成主应力的形式更方便理论推导
将等效应力写成柯西应力的形式更方便计算
我们就用上面这个公式计算!
我们可以两边平方避免开根号,从而节约计算量。
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