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試驗(yàn)分析拉伸或壓縮試驗(yàn)測試樣品分析
顯微鏡
剛塑性材料模型
在許多管材彎曲的實(shí)際問題中,數(shù)學(xué)上的計(jì)算困難迫使我們不得不忽略
彈性變形部分,而近似認(rèn)為彎曲應(yīng)力在屈服點(diǎn)以下時管材處于完全無應(yīng)變
的剛性狀態(tài),并假設(shè)管材的彈性模量為無窮大,這就是所謂的剛塑性材料
。因?yàn)槿缢诎凑展懿氖芰Τ跏加蓮椥韵蛩苄赃^渡過程的真實(shí)狀態(tài),既要考
慮彈性區(qū),又要考慮彈塑性交界及其所謂約束塑性區(qū),這時再來研究塑性
區(qū)的彎管流動變形,問題將是十分復(fù)雜的。但如果考慮到彈性變形與塑性
變形量值的差異,而近似將應(yīng)力還不滿足屈服條件的塑性流動區(qū)以外的部
分視為剛性區(qū),確切地說,應(yīng)該是在塑性變形可以充分發(fā)展的時刻忽略彈
性變形,則可使管材彎曲的求解問題大為簡化。實(shí)際上,板材和管材彎曲
變形是復(fù)雜的彈塑性問題,但其中的塑性變形量通常遠(yuǎn)大于彈性變形量,
而材料的變形狀況主要是通過塑性變形量來反映的。
在研究管材塑性彎曲變形并對應(yīng)力進(jìn)行分析求解時,需要與材料的本構(gòu)
關(guān)系或材料模型聯(lián)系起來,因?yàn)閮H由平衡方程和塑性條件來確定應(yīng)力分布
僅限于塑性力學(xué)的靜定問題。這種情況下,求得應(yīng)力分布后,必須根據(jù)本
構(gòu)關(guān)系求出對應(yīng)的位移分布,并驗(yàn)證這個位移場是否協(xié)調(diào),否則,很可能
導(dǎo)致假設(shè)的塑性變形區(qū)范圍存在問題。因此,材料的本構(gòu)關(guān)系在塑性理論
分析中占有非常重要的位置。
如前所述,管材的材料模型是一個理想化的函數(shù)表達(dá)式。而將試驗(yàn)所
得應(yīng)力應(yīng)變曲線再簡化為某種模型的過程中,很可能帶來不同程度的誤差
。那么,如果選定了與實(shí)際管材應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系不相吻合的材料模型,最終
所得計(jì)算結(jié)果的實(shí)際誤差將會進(jìn)一步擴(kuò)大,這將導(dǎo)致計(jì)算結(jié)果和所得結(jié)論
嚴(yán)重失真。因此,在確定管材的材料模型時,必須慎重且應(yīng)盡可能與實(shí)際
管材試驗(yàn)曲線相吻合。
由于管材彎曲理論尚不成熟,使得我們在做試驗(yàn)分析和理論研究的同
時,需要借助于有限元計(jì)算技術(shù)。這種情況下,為盡可能降低由于材料模
型選擇所帶來精度損失,應(yīng)將由單向拉伸或壓縮試驗(yàn)測試計(jì)算所得的真實(shí)
應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系,直接作為曲線硬化模型導(dǎo)入有限元中進(jìn)行計(jì)算,力求獲得
比較準(zhǔn)確的分析結(jié)果。然后,再將有限元計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)分析和理論計(jì)算
結(jié)果進(jìn)行分析比對,并更換材料模型重復(fù)理論計(jì)算,從而獲取更為精確的
計(jì)算結(jié)果,并應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)中。
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