Теория течения для конечных деформаций

Вместе с тем для инженерных расчетов большой интерес представляют конечные соотношения между деформациями и напряжениями, которые дают преимущество по сравнению с соответствующими дифференциальными соотношениями, что позволяет с меньшими экспериментальными и вычислительными затратами решать практические задачи. Известно, что в случаях траекторий деформации малой кривизны, траекторий в виде ломаных и некоторых других уравнения теории течения, как и в случае простого (1] нагружения, значительно упрощаются, трансформируясь в соотношения конечного типа. [c.53]

Уравнение (2.3.1) является основой для разработки различных вариационных методов, в том числе метода конечных элементов, применительно к решению упруго-пластических задач по теории малых упруго-пластических деформаций. Если расчет ведется по теории течения, то в этом случае следует X ,X ,a J,Sy,u заменить на их [c.95]

В ряде работ [64, 65] было установлено, что для монотонно нагружаемых тел со стационарными трещинами существует линейная зависимость между интегралом Jt и раскрытием трещины. В работах [66, 67] с применением метода конечных элементов было дано объяснение эффекта затупления вершины трещины при конечных деформациях и других эффектов (на основе теории пластического течения) для упругопластических тел со стационарными трещинами, нагружаемых на бесконечности монотонно растущей нагрузкой. В этих исследованиях было установлено [67], что HRR-поле [62,63], найденное с использованием деформационной теории при малых деформациях, хорошо аппроксимирует напряжения и деформации, построенные на основе теории течения только в точках, отстоящих от исходной вершины трещины (являющейся, грубо говоря, началом затупленной трещины в ее деформированном состоянии) на расстояния, более чем втрое превышающие раскрытие трещины (т. е. больших 36). [c.72]

Для учета истории нагружения необходимо использовать не конечные уравнения связи между напряжениями и деформациями, а уравнения в приращениях такой подход положен в основу теории течения [51, 102]. [c.83]

ТЕОРИЯ ПЛАСТИЧНОСТИ А. А. ИЛЬЮШИНА. Во многих теориях пластичности, таких как деформационная теория пластичности и теория вязко-пластического течения, между напряжениями, деформациями и скоростями деформаций устанавливаются конечные, функциональные зависимости. Более глубокий анализ свидетельствует о том, что напряженное состояние в исследуемом элементе- объема определяется, вообще говоря, характеристиками всего предшествующего процесса изменения компонент тензора деформации, скорости деформации и внешних физических параметров, а не их текущими значениями. Это означает, что как деформационная теория пластичности, так и теория вязкопластического течения должны вытекать из более общей теории как некоторые упрощенные варианты, справедливые для определенных. классов процессов нагру жения. I [c.131]

Деформационная теория термопластичности. Среди разнообразных задач механики деформируемого твердого тела, связанных с определением напряженно-деформированного состояния элементов конструкций из упругопластических материалов, встречаются такие задачи, общим условием в которых является изменение в процессе нагружения всех компонентов девиатора напряжений в окрестности каждой точки среды в одном и том же отношении. В этом случае нагружение называют пропорциональным и при анализе упругопластических напряжений и деформации можно уже исследовать не процессы, а конечные состояния, когда между собой связаны компоненты тензоров напряжений и деформации и температура, т.е воспользоваться соотношениями деформационной теории термопластичности. Для однородной изотропной среды уравнения этой теории, в принципе, можно получить как частный случай теории пластического течения для изотропно упрочняющихся материалов с условием текучести Мизеса. [c.156]

Следует признать, конечно, что этих бесконечных напряжений в действительности не существует. Во-первых, линейная теория упругости, которая приводит к этому результату, справедлива только для малых деформаций и, во-вторых, реальные материалы деформируются пластически при конечных напряжениях. Тем не менее, как показало развитие линейной механики разрушения, коэффициенты при сингулярности напряжений вычисленные с помощью линейной теории упругости, дают полезную информацию об интенсивности концентрации напряжений и возможной степени проявления пластического течения. [c.126]

Заметим, что если уравнение (6-3.17) предполагается верным, то уравнения (6-3.15) и (6-3.16) получаются независимо от уравнения состояния (6-3.3) в силу теорем о малых деформациях и медленных течениях, справедливых для простой жидкости в общем случае. Конечно, это замечание нельзя распространить на результаты, полученные при помощи уравнений (6-3.5) и (6-3.13) и относящиеся к случаю больших деформаций и произвольных скоростей . [c.220]

Формулы (16.8.2) отличаются от (16.1.2) только тем, что в них не добавлена упругая деформация и незначительно изменены обозначения. Очевидно, что конечные соотношения (16.8.2) справедливы не только для пропорционального нагружения, но в гораздо более широких пределах изменения угла, под которым направлен вектор нагружения а. В этом состоит серьезное преимущество теории пластического течения с кусочно линейной поверхностью нагружения. Предположим теперь, что мы вышли на другую грань призмы, напри-мер на ту, которая соответствует условию [c.555]

Хорошо известно, что, вообще говоря, в пластической области не существует однозначных зависимостей напряжений от деформаций. Деформации зависят не только от напряжений в конечном состоянии, но и от предыстории нагружения. Следовательно, связи напряжений с деформациями, которые использовались в теории упругости, в теории пластичности заменяются соотношениями между приращениями деформаций и напряжений. Это направление теории пластичности называется теорией приращений деформации или теорией пластического течения [1—6]. Было установлено, что деформационная теория пластичности, изложенная в предыдущей главе и представляющая собой частный случай теории пластического течения, непригодна для полного описания пластического поведения металлов. [c.324]

На этой основе в предложенной теории удается учесть эво ЛЮЦИЮ поверхностей текучести и в ограниченной степени влияние деформаций на условия равновесия. Вышеупомянутая кусочно-линейная аппроксимация первых и использование линеаризованных уравнений равновесия (эффекты второго по-рядка ) для учета влияния последних представляются гипотезами, которые, несмотря нй свою ограниченность, не лишают достигнутые результаты прикладного значения. Естественно, что теоретический коэффициент запаса s (по разрушению вследствие неограниченного пластического течения) во многих случаях может оказываться бесконечным вследствие упрочнения или стабилизирующих геометрических эффектов. Следовательно, реалистическая оценка безопасности должна основываться (как это часто делается при конечных значениях s и в классической постановке) на определении в условиях приспособляемости тех значений (или хотя бы порядка величии), которые принимают локальные характеристики прежде всего наиболее существенные перемещения и пластические деформации в определяющих областях объекта. Однако эти значения зависят от истории нагружения, которая, как правило, неизвестна, за исключением лишь интервалов изменения нагрузок, Поэтому обращение к оценкам сверху представляется важным и часто неизбежным. В данной работе приведены некоторые процедуры получения верхних оценок, но их практическая ценность и относительные достоинства должны еще быть определены из опыта вычислений. Эта задача, как и дальнейшее развитие теории, подлежит рассмотрению в будущем. Связь с предшествовавшими трудами отмечается в тексте чаще всего тогда, когда из полученных новых результатов определяются частные случаи. [c.76]

Вариационные уравнения принципов возможных изменений деформированного состояния, напряженного состояния и одновременного возможного изменения напряженно-деформированного состояния сами по себе не уменьшают сложности решения конкретных задач. Действительно, вариационное уравнение (3.31) или (3.39) эквивалентно полной системе дифференциальных уравнений теории пластического течения (3.36) или (3.40). Вариационное уравнение принципа возможных изменений деформированного состояния и возможных изменений напряженного состояния эквивалентны соответственно решению дифференциальных уравнений равновесия в скоростях и решению уравнений неразрывности деформации, записанных в напряжениях. Вариационные уравнения удобны для построения приближенных решений задач. С помощью прямых методов вариационного исчисления [10, 67, 109] сводят вариационные уравнения к системам алгебраических (во всяком случае конечных) или обыкновенных дифференциальных уравнений. Рассмотрим прямые методы, нашедшие применение для решения технологических задач с помощью указанных выше трех принципов. Начнем с принципа возможных изменений деформированного состояния. Основной отличительной чертой почти всех имеющихся в теории обработки металлов давлением решений [163, 164 и др.] является приближенное представление функционала, которое основано на допущении [c.96]

Обращение А. Ю. Ишлинского к идеям Т. Кармана было не только нетривиальным, но и смелым шагом. Ибо развитие теории необратимых деформаций и разрушения твердых тел уже шло другим путем (построение гладких поверхностей нагружения, принцип Мизеса и ассоциированный закон течения, связанный по существу с подобием тензоров (девиаторов) — этот путь практически исключил рассмотрение физического механизма необратимых деформаций и разрушения твердых тел, по которому пошли в соответствии с представлениями Сен-Венана и Т. Кармана и которые будут воспроизведены здесь в духе статьи [1]. Сразу следует сказать конечно, не было необходимости ни в гипотезе о подобии тензоров (девиаторов), ни в ассоциированном законе. Действительно, в [3] авторы предположили, что упругое состояние материала при определенном уровне напряжений по Треска-Сен-Венану при достижении максимальным касательным напряжением постоянного для материала значения [c.40]

Ранее отмечалось, что характеристики могут играть роль линий распространения возмущений. Как реализуется деформация малых возмущений при переходе к равновесию, мы видели при изучении теории звука в релаксирующем газе. Как деформируются конечные возмущения в пределе тд О, мы увидим на конкретном примере решения простой задачи стационарного течения релаксирующего газа. Подобную деформацию для одномерных нестационарных течений можно проследить, если рассмотреть задачу о выдвижении поршня из трубы, заполненной релаксирующим газом. [c.73]

На основе развития теорий течения с остаточными микронапряжениями (с целью отразить эффект Баушингера, свойственный циклическим процессам, релаксацию при выдержках и анизотропию упрочнения) и использования метода конечного элемента осуществляются вычислительные решения краевых задач при циклическом нагружении в изотермической и неизотермической постановке. Примером осуществления такого решения в Горьковском физико-техническом институте под руководством А. Г. Угодчи-кова является задача о концентрации деформации и напряжений в пластине из стали Х18Н9Т с круглым поперечным отверстием при пульсирующем малоцикловом растяжении, сопровождающемся синфазным циклическим изменением температуры. На рис. 18 представлена схема двух следующих друг за другом циклов нагружения с указанием последовательных стадий (обозначены цифрами), для которых производился расчет полей методом конечного [c.25]

Использование конечно-элементной дискретизации для определения полей упругопластических напряжений по теории течения описано в работе [17]. Модель упругопластического изотропного тела по теории мальк упругопластических деформаций при активном нагружении связывает тензоры напряжений о и деформаций е физическими соотношениями, которые в соответствии с (2.48) имеют вид [12] [c.69]

Уравнения Праидтля-Рейсса (Х.23) и (Х.24) связывают напряжения с бесконечно малыми приращениями деформаций и напряжений, т, е. не являются конечными соотношениями. Они, вообще говоря, не интегрируются, т. е. не сводятся к конечным соотношениям между напряжениями и деформациями для произвольного нагружения или пути деформирования. Этот факт отражает зависимость деформаций от пути нагружения и напряжений от пути деформирования. Например, если из точки О (стпутями нагружения 1 и 2, то по уравнениям теории течения деформации в точке N будут различными. Если есть упрочнение, то при каждом заданном пути нагружения а / = аЧ i) I — некоторый параметр, например, время) можно вычислить деформации. Можно также найти напряжения, если задан путь деформирования (О- В этом случае материал может быть неупрочняю-щимся (задача XJ). ili [c.218]

Т. В. Де-Уитт [14], рассматривая инвариантное обобщение реологических уравнений Максвелла на случай конечных деформаций, предложил уравнения, предсказываюш,ие появление нормальных напряжений. Уравнения правильно описывают распре-деление нормальных напряжений в приборе с коаксиальными цилиндрами, частично верно — в приборах типа конус-плоскость, а для двухдисковых приборов предсказания теории совершенно не согласуются с экспериментом. Следует отметить, что функция течения согласно уравнениям Т. В. Де-Уитта проходит через максимум и стремится к нулю при 7 сю, что не подтверждается экспериментально ни для одного из известных материалов. [c.31]

В настоящее время разности нормальных напряжений составляют объект все возрастающего числа исследований. Для измерений разностей нормальных напряжений (3.28), рассматриваемых в главе 9, обычно используются сдвиг или сдвиговое течение с искривленными линиями и поверхностями сдвига. Поэтому необходимо распространить сделанный выше анализ на неоднородное состояние деформации и напряжения. Изложенное выше доказательство дано Вейссенбергом Ему же принадлежит обобщение на случай сдвигового течения в зазоре между вращающимися конусом и пластиной Дальнейшее распространение на другие системы, представляющие интерес для экспериментальной реологии, проделали Коулмен и Нолль р ]. Пойнтинг рз2,133 по-видимому, первый предположил, что наложение на упругое твердое тело конечной деформации сдвига может привести к возникновению не равных по величине нормальных компонент напряжения. В классических теориях, ограниченных бесконечно малыми деформациями, нормальные составляющие напряжения при сдвиге равны друг другу. [c.92]

Еще одно явление, наблюдавшееся Баушингером при исследовании нелинейности, было недавно заново открыто Уильямом Френсисом Хартманом (Hartman [1967, 1], [1969, 1]) в экспериментах по динамической пластичности, а именно наличие неожиданно большого относительного изменения объема в процессе пластического деформирования однородных тел, сопровождавшегося малым остаточным относительным изменением объема, обнаруженным после того, как нагрузка была снята. В течение последних 90 лет это открытие Баушингера игнорировалось и теоретиками, и экспериментаторами в их попытках развития теории как квазистатической, так и динамической пластичности. Как видно из рис. 2.36, Баушингер нашел, что при определенных уровнях деформации могут иметь место внезапные приращения в значении относительного изменения объема и они могут быть сравнительно велики при сопоставлении с полным значением относительного изменения объема. Конечно, значения осевых пластических деформаций были на порядок выше измеренного значения относительного изменения объема. Сравнение этих полных осевых деформаций с интересующим нас объемным расширением будет сделано ниже, в IV гл., посвященной конечным деформациям. Наличие расширения при пластическом деформировании считается важным для современной теории пластичности. (См. раздел 4.35.) [c.129]

Уравнения (4.78) согласуются с результатами более чем 2000 опытов по анализу напряжений и деформаций при элементарных деформациях для 28 различных отожженных материалов. Как будет показано ниже, уравнения (4.78) также описывают данные экспериментов, полученные для полностью отожженного алюминия при совместном растяж нии и кручении при сложном нагружении, когда вслед за простым растяжением происходит кручение при постоянном уровне растяжения. Совсем недавно ряд опытов по растяжению и кручению образцов из полностью отожженных меди и алюминия при сложном нагружении, поставленных так, чтобы обеспечить более строгий контроль пригодности уравнений i) (4.78), показал, что эти уравнения являются одной из общих форм модифицированных определяющих уравнений теории течения. Коэффициенты поликристалличности и поверхности нагружения определяются по-прежнему уравнениями (4.74) и (4.75). Конечно, для всех случаев простого нагружения уравнения (4.77) и (4.78) описывают поведение образцов из полностью отожженных меди и алюминия. [c.344]

Для анализа задач трехмерного течения наиболее приемлемыми являются вариационные методы. Не исключено, конечно, применение вариационных методов и для решения плоских задач. Как было указано в гл. 1 теория пластичности дает два вариационных принципа для расчета деформаций и напряжений [59, 72, 74]. Эти вариационные принципы (возможных изменений деформированного состояния и возможных изменений напряженного состояния) позволяют получить при помощи прямых методов, например метода Ритца, приближенные решения определенного круга технологических задач. [c.84]

Вместе с тем в рамках этой теории исследовались, как правило, задачи о предельном равновесии, т. е. начале пластического течения. Получено ограниченное число решений задач с учетом изменения геометрии тела, собственно, о пластическом течении задачи о внедрении клина в полупространство, раздавливании клина плоским штампом [1-3], одноосном растяжении плоского [4] и цилиндрического [5] образцов, растяжении полосы с V-образными вырезами [6]. На основе этих решений в работах [7-9] получен определенный класс решений контактных задач для тел произвольной формы с учетом изменения геометрии свободной поверхности. При решении таких задач деформации тел оценивались визуально по искажению прямоугольной сетки. Более точное описание процесса деформирования требует использования в качестве меры деформации тензорных характеристик (тензора дисторсии, тензора конечных деформаций Альманси и т.п.). Решение задач с учетом изменения геометрии особенно необходимо при расчете деформаций в окрестности поверхностей разрыва скоростей перемещений и других особенностей пластической области. [c.762]

Как уже отмечалось, при несложных путях нагружения для решения практических задач оправдано применение деформационной теории. Тогда краевые задачи будут относиться к конечным значениям деформаций в напряжений, что существенно проще, чем в теории течения. Удалось построить решения многих частных задач и доказать существование решения (классического или обобщенного) в некоторых проблемах упруго-йластического равновесия. [c.116]

В биофизических приложениях движение ламелл пены неразрывно связано с деформацией стенок каналов, например, легочных (Grotberg, 1994). Под действием локального перепада давления стенки каналов деформируются, образуются сужающиеся и расширяющиеся участки. Как было объяснено ранее, наличие такого рода участков неизбежно приводит к возникновению критического предельного перепада давления. Гавер с соавторами (Gaver и др., 1996), обобщив теорию Брезертона на случай капилляров с деформируемыми стенками - гуковых мембранных оболочек, указали на достаточно тонкое условие существования стационарного течения пузырей. Появление в их теории конечного нижнего значения перепада давления, необходимого для [c.114]

То обстоятельство, что в модели Дагдейла фигурируют только упругие деформации, позволяет привлечь для решения упру-гопластическпх краевых задач методы классической теории упругости. Например, Халберт в работе [32] определил длин полоски пластического течения по Дагдейлу при растяжении пластины конечной ширины (рпс. 6), найдя два комплексных потенциала Мусхелишвили [33] с применением метода колло-каций на границе для построения переопределенной системы уравнений. [c.57]

Как уже было во многих других вопросах, чисто теоретический вклад в вопросы распространения взрывов, внесенный А. Югоньо и Ж. Адама-ром в течение некоторого времени не находил практического выхода в теории пластичности, хотя теория упругих волн интенсивно развивалась. Естественно, что первые успехи в этой области связаны с описанием распространения плоских волн в одномерном случае. Согласно решению, впервые данному X. А. Рахматулиным , при ударе по концу стержня в нем начинает распространяться волна нагружения, причем упругие деформации распространяются с постоянной скоростью упругих волн (скоростью звука), а пластические — с меньшей скоростью. На фронте упругой волны деформация и напряжение испытывают скачок от нуля до некоторой конечной величиныг . Вслед за волной нагружения в некоторый момент начинаетраснространятьсяволна разгрузки. На фронте волны должны выполняться кинематическое и динамическое условия совместности. Первое выражает непрерывность перемещения на фронте волн, второе — теорему о количестве движения для узкого слоя, прилегающего к фронту волны. Решение задачи получено X. А. Рахматулиным в рядах и Г. С. Шапиро с помощью метода характеристик. [c.269]

К другому прилежащему или близкому интервалу времени. Если этот переход по каким-либо основаниям должен происходить без какого-либо пересечения нового объёма со старым и без какого-либо перекрытия нового интервала времени со старым, то этим переменным придётся придавать только разрывные значения. В этом случае нельзя говорить о непрерывности и дифференцируемости отдельных слагаемых в равенстве (2.26) по отношению к переменны.м х, у, г и i. По отношению к этим переменным можно составлять только конечные разности кинематических и динамических характеристик движения среды и интегрирование заменять суммированием в смысле теории конечных разностей. Естественно поставить вопрос, можно ли привести пример, когда переход от одного фиксированного объёма к другому обязательно должен производиться без пересечения. Во всех тех случаях, в которых возникает ггеобходимость вводить в рассмотрение макроскопические частицы среды, объёмы которых не могут уменьшаться беспредельно до нуля, переход от объёма одной фиксированной частицы к объёму соседней частицы, разумеется, не может происходить так, чтобы объём соседней частицы налагался на объём рассматривае.мой частицы. Чтобы вести речь о макроскопической частице, сохраняющей в себе основные качества среды и своей индивидуальности хотя бы в течение короткого интервала времени конечно, необходимо за соседние частицы принимать только частицы, объё.чы которых не перекрывают объём рассматриваемой частицы. Таким образом, для определения кинематических характеристик движения частицы (вихрь и тензор скоростей деформаций) дифференцирование проекций вектора скорости должно производиться только по относительным координатам х, у и г. [c.446]

В процессе проектирования широко используются математические методы всесторонней оценки качества и работоспособности лопаток. Наряду с традиционными упрощенными методами предварительных расчетов применяются аналитические методы проектирования. Так, например, в последние годы развиваются и все шире применяются методы проектирования ступеней на основе объемных моделей течения воздуха в каналах рабочего колеса, благодаря чему появились широкоходные виды лопаток, существенно отличающиеся по форме и аэродинамическим характеристикам от существующих видов. В связи со сложностью геометрической формы пера и множества различных факторов, влияющих на его прочность, окончательная оценка прочности, деформации и вибраций лопатки производится с помощью весьма совершенных моделей метода конечных элементов. Для высокотемпературных лопаток турбин работоспособность и долговечность оцениваются на основе теории малоцикловой термической прочности с учетом ползучести материала. [c.233]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...