Теории неупругого деформирования материала

Проблема адекватного определения полей напряжений и деформаций в конструкциях при изменяющихся нагрузках, температурах и скоростях нагружения потребовала пересмотра существующих теорий неупругого деформирования и их надлежащего развития для отражения разнообразных эффектов, которые при однократном нагружении не обнаруживаются или могут не учитываться расчетом. Особенно существенными вторичные эффекты деформирования становятся при анализе поведения теплонапряженных конструкций. В данной главе рассматривается теория, в основе которой лежит представление о микронеоднородности реальных материалов (имеются в виду конструкционные сплавы) и возникающих в связи с ней в элементарных объемах тела несовместных неупругих деформациях. Изменяясь в процессе нестационарного нагружения, последние вместе с обусловленными ими микронапряжениями играют роль материальных носителей памяти материала, фиксирующих характерные особенности истории деформирования. [c.168]

Будем полагать, что шаровой тензор напряжений не оказывает влияния на реологические свойства материала (заметим, что sto предположение, обычно принимаемое в теориях неупругого деформирования, непригодно в теориях разрушения, где оно находится в противоречии с опытами). Таким образом, в последующем анализе будут фигурировать лишь девиаторы Sij, г , ри (причем = = Ги Ч- pij). Это позволяет использовать для иллюстрации закономерностей реологического поведения материала девиаторное пространство А. А. Ильюшина, пятимерное (в общем случае) — по числу независимых компонентов симметричного девиатора (с учетом 5ц = 0). [c.85]

А6.3.1. Два механизма неупругого деформирования материала. Анализ, приведенный в главе А4, показал, что в рамках инкрементального подхода каждой теории ползучести соответствует теория пластичности — при соответствующем изменении вида реологической функции Ф. Это относится и к структурной модели (см. гл. А5), наследующей основные традиции феноменологического инкрементального подхода и развивающей их при моделировании микронеоднородности материала. Разработанная техника идентификации структурной модели позволила, не предвосхищая вида реологической функции, определить ее из эксперимента. Опыты показали, что на графике реологической функции не удается обнаружить строго вертикального участка, т. е. вся наблюдаемая неупругая деформация, в том числе и при быстром нагружении, является деформацией ползучести. [c.221]

Далее схематично изображены базовые эксперименты, набор материальных параметров и функций, а также изложены некоторые возможности теории неупругого деформирования по описанию неупругого поведения и разрушения материала. [c.117]

Поверхность нагружения материала и ее эволюция при неупругом деформировании. В теории пластического течения понятие поверхности текучести (нагружения) занимает центральное место. В частности. Для учета деформационного упрочнения необходима информация об изменении положения и формы поверхности текучести в процессе неупругого деформирования. Получению этой информации посвящено значительное число экспериментальных исследований. Однако фактически четкой границы ме кду упругим и неупругим поведением реального материала не существует, и получаемые иэ опытов результаты существенно зависят от принятого критерия начала неупругого деформирования и величины [c.218]

Из большого числа вариантов теорий неупругости наилучшее совпадение с наблюдаемыми в экспериментах вибрационными явлениями обнаруживает теория пластических деформаций. На основе проведенных экспериментальных работ [73] была выдвинута гипотеза, в соответствии с которой внутреннее трение при значительных напряжениях представляет эффект микропластических деформаций. Имеется указание о том, что внутреннее трение должно изучаться с использованием уравнений теории пластичности Мизеса — Генки. Однако эта рациональная идея была реализована только для случая циклического деформирования в условиях одноосного напряженною состояния и при частном виде кривой нагружения материала. В результате была предложена формула гистерезисной петли, по которой потери энергии в материале за цикл колебаний зависят по степенному закону от амплитуды деформации или напряжения. [c.151]

При нарушении условий простого нагружения тела напряженно-деформированное состояние в случае неупругого поведения материала зависит от пути нагружения, и плотность энергии деформации не удается представить однозначной функцией компонентов деформации или перемещения в конце пути нагружения. Поэтому вариационная формулировка (1.114), (1.115) не имеет места, но сохраняет силу принцип возможных перемещений в форме (1.111). В этом случае для описания неупругого поведения материала обычно используют теорию пластического течения [27, 40]. [c.46]

В связи с этим для описания поведения конструкционного материала естественной является попытка обратиться к физическим представлениям о его структуре и микромеханизме деформирования. Такой подход использовался для анализа неупругого деформирования материалов в изотермических условиях. Предполагается, что он будет полезен для обоснования и уточнения теорий неизотермической пластичности и ползучести применительно к материалам теплонапряженных конструкций. [c.53]

Модель неупругого деформирования поликристалла можно также использовать для анализа непропорционального нагружения материала. Описание поведения материала в точке излома траектории сложного нагружения в пространстве напряжений является своего рода пробным камнем для того или иного варианта теории пластичности. Например, при кручении тонкостенного трубчатого образца, [c.114]

Таким образом, представленное описание неупругого деформирования конструкционного материала, построенное на основе механического аналога, отражаюш,его поведение системы скольжения в кристаллическом теле, в частных случаях соответствует различным вариантам феноменологических теорий пластичности и ползучести. [c.140]

Тонкостенные оболочечные конструкции во многих отраслях машиностроения относятся к сложным системам, основные качественные характеристики которых связаны с решением прочностных проблем. Упругий расчет оболочечных конструкций при контактных взаимодействиях и локальных нагрузках является необходимым при решении широкого класса задач прочности. Однако для современных машиностроительных конструкций, работающих в сложных режимах нагружения, исследование напряженно-деформированного состояния и в особенности несущей способности должно быть связано с учетом неупругой области деформирования материала. Роль физически нелинейных теорий при разработке эффективных методов расчета прочности тонкостенных конструкций значительно возросла. [c.222]

Изложены простейшие прикладные варианты теории неупругости, которые могут быть использованы для исследования закономерностей деформирования и разрушения материала при сложном неизотермическом нагружении, а также для расчетов кинетики напряженно-деформированного состояния и прогнозирования ресурса конструкций высоких параметров. [c.1]

Теория термоупругости и аналитические методы решения задач термоупругости достаточно подробно разработаны [5, 18, 34, 35]. Однако для реальных элементов теплонапряженных конструкций сложной формы, выполненных из разнородных материалов с зависящими от температуры механическими характеристиками, редко удается воспользоваться аналитическими методами для определения параметров напряженно-деформированного состояния, необходимых для последующего суждения о работоспособности конструкции. В таких случаях более гибкими и универсальными являются численные методы, в частности, построенные на интегральной формулировке задачи методы конечных элементов (МКЭ) и граничных элементов (МГЭ), которые кратко рассмотрены в этой главе применительно к решению плоской, двумерной осесимметричной и пространственной задачи термоупругости. Помимо самостоятельного значения, связанного с анализом работоспособности теплонапряженных конструкций, материал которых вплоть до разрушения работает в упругой области, численные методы решения задач термоупругости также используются при анализе неупругого поведения конструкций, когда он проводится последовательными приближениями или последовательными этапами нагружения и на каждом приближении или этапе решается соответствующая задача термоупругости. [c.219]

Так как в общем случае помимо неоднозначности и нелинейности связи между о,-/ и в / заранее не известны границы областей тела, в которых материал перешел в неупругое состояние, для решения задачи термопластичности приходится использовать последовательные приближения. При этом целесообразно задаваться ожидаемым распределением (М) и решать линейную задачу термоупругости относительно перемещений Uj М), далее определять по (7.1) и (7.2) полные деформации Sij. (М) и напряжения a,j (А1), а затем по соотношениям теории тер МО пластичности уточнять распределение elf (М) и снова повторять описанную процедуру. Такой подход по существу не отличается от рассмотренного в 6.4 варианта метода дополнительных (или начальных) деформаций. Его удобно применять для определения параметров напряженно-деформированного состояния конструкции при постоянных нагрузках и распределении температуры Т М) или же при их монотонном изменении во времени, когда можно выделить в программе нагружения конструкции укрупненные этапы, в пределах которых следует ожидать монотонного изменения напряжений и деформаций во всех точках рассматриваемого тела [48 ]. [c.258]

Упругие деформации, которые изучались в гл. 6, обладают свойством полного восстановления недеформированного состояния после снятия приложенных нагрузок. Кроме того, упругие деформации зависят только от величины напряжений и не зависят от истории деформирования или нагружения. Любая деформация, возникающая как ответная реакция материала на приложенные нагрузки или изменения в окружающей среде и не подчиняющаяся определяющим законам классической теории упругости, может рассматриваться как неупругая деформация. В частности, необратимые смещения, которые получаются в результате скольжения или дислокаций на атомном уровне и как следствие ведут к остаточным изменениям размеров, называются пластическими деформациями. Такие деформации имеют место только при интенсивности напряжения выше некоторого порога, известного как предел упругости или предел текучести. Будем обозначать этот предел Оу. [c.248]

Сделанные упрощения не справедливы для многофазного сплава типа механической смеси, состоящего из разнородных кристаллических зерен с кубической решеткой или из разнородных упругоизотропных зерен, имеющих различные упругие характеристики. Несмотря на то, что в таком поликристалле каждое зерно в отдельности изотропно по отношению к тепловому расширению и всестороннему равномерному растяжению или сжатию, модули всестороннего сжатия поликристалла и отдельных зерен различны, а избыточная температурная деформация зерен Лей =7 О. Поэтому в (2.69)—(2.72) не удается перейти от тензорных компонентов напряжений и деформаций к девнаторным компонентам, т. е. на неупругое деформирование таких поликристаллов в общем случае должны повлиять и гидростатическая составляющая тензора осредненных напряжений, и даже однородное по объему изменение температуры. Влияние этих факторов не учитывается в распространенных феноменологических теориях неупругого деформирования материала (см. 1.5). [c.104]

Рассмотренные в п.4.5.1 и 4.5.2 теории неупругого поведения материала в неизотермических условиях не учитывают в явной форме его микроструктуру и микромеханизм процесса деформирования, т.е. являются феноменологическими. Использование современных физических представлений о струюу ре конструкционных материалов и микромеханизме неупругого деформирования позволяет построить соответ-ствутощие физические модели термопластичности и термоползучести. Однако физические модели весьма сложны и их нерационально использовать при проведении инженерных расчетов теплонапряженных конструкций. Такие модели путем численного анализа дают возможность выявить общие закономерности в поведении материала при характерных режимах изотермического и неизотермического нагружения теплонапряженных конструкций и при необходимости уточнить более простые и удобные для практического применения феноменологические теории. [c.236]

Изложена теория неупругого деформирования машиностроительных конструкций при повторных воздействиях нагрузки тепловых потоков. Математическое описание поведения материала основано на модели упруговязкопластической среды, отражающей ыикронеод-нородность реальных сплавов. Полученное уравнение состояния позволяет определять кривые деформирования и ползучести материалов при изменениях температуры и скорости деформирования. Приведенные сведения отражают качественные особенности поведения конструкций при различных программах нагружения и являются основой для разработки рациональных методов решения соответствующих эадач. [c.4]

Если не учитывать влияния термического разупрочнения на предел текучести а, которое для реальных материалов, по-видимому, становится существенным при приближении рабочих температур к температуре рекристаллизации, то в (3.19)= О и в представленном виде описание неупругого деформирования материала по своим возможностям близко к одному из вариантов теории пластичности и ползучести с анизотропным упрочнением, разработанной Н. Н. Малининым и Г. М. Хажинским [27]. В частном случае = О, что соответствует затвердеванию жидкости в элементе 3 вязкого трения в аналоге (см. рис. 3.5, а), неупругие деформации возможны лишь при выполнении условий (3.29) и (3.31), а их скорости при постоянных действующих напряжениях определяются только скоростями снятия изотропного и анизотропного упрочнения. Если к тому же f = О и /" = О, т. е. отсутствует термическое разупрочнение, то описание неупругого поведения материала отвечает варианту теории пластического течения, разработанной Ю. И. Кадашевичем и В. В. Новожиловым [27]. [c.139]

Хотя инкрементальная теория пластичности представляет собой достаточно общую теорию неупругого деформирования широкого класса материала, она, в сущности, применима только к упрочняющимся и упруго-идеальнопластическим материалам (прежде всего из-за принятия постулата Друккера). Поведение металлов при повышенных температурах и некоторых геологических материалов может не соответствовать этому постулату и поэтому не может быть вполне удовлетворительно описано такой теорией. [c.339]

Разительный контраст между закладываемыми свойствами под-элементов (идеальная пластичность, теория течения) и широким спектром отражаемых эффектов убедительно свидетельствует о действительно важной, определяющей роли, играемой микропласти-ческими деформациями и связанными с ними микронапряжениями в наблЕодаемых эффектах, которые можно объединить общим понятием деформационной анизотропии. Представляется поэтому убедительным, что указанные деформации и напряжения играют роль носителей памяти материала к предыстории его деформирования. Выявление активной роли микронеоднородности заставляет по-новому взглянуть на многие проблемы механики деформируемой среды. Условность границы между упругим и неупругим поведением материала становится совершенно очевидной находят объяснение зависимость между допуском на неупругую деформацию и формой и размерами поверхности текучести, некоторые аномальности (невыпук-лость, отклонение от ассоциированного закона течения), на первый взгляд противоречащие постулату Друккера, и т. п. [c.140]

Как отмечается в обзорной статье [2], физическое явление упругопластического поведения композиционных материалов и, главное, необходимость его исследования были обнаружены задолго до создания соответствующей математической теории. Поэтому многие исследователи в середине шестидесятых годов обратились к анализу поведения материалов при помощи простых моделей. Модель в виде набора параллельных составных элементов использовалась для приближенного описания неупругого деформирования однонаправленного композита при растяжении поперек волокон. Некоторые ученые использовали модель коаксиальных цилиндров, предполагая простейшее на пряженное состояние материала матрицы. Применялась анпроксима ция реального материала бесконечной средой с расположенным в ней единственным армирующим элементом. Многие методики, применяемые до сих пор, основаны на использовании правила смеси, согласно которому делается предположение об однородности либо поля напряжений, либо поля деформаций. Различные модификации этого пра вила позволяют добиваться согласия с экспериментальными данными [149, 367]. [c.17]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...