
【化】 plastic strain increment
model; mold
meet an emergency
【化】 strain
【医】 strain; straining
increment
【计】 augmenter; increment; incremental quantity; incrementation
incremention
【化】 increment
【经】 increment; increments
塑性应变增量是材料在塑性变形阶段中应变的微小变化量,其定义为材料在外部载荷作用下超过弹性极限后,不可恢复的永久变形随载荷变化的微分值。该概念在固体力学和材料科学中具有重要地位,常以数学形式表达为:
$$ dboldsymbol{varepsilon}^p = frac{partial f}{partial boldsymbol{sigma}} dlambda $$
式中$boldsymbol{varepsilon}^p$为塑性应变张量,$f$为屈服函数,$boldsymbol{sigma}$为应力张量,$dlambda$为塑性乘子。该表达式体现了塑性流动法则的核心思想。
根据经典塑性理论,塑性应变增量具有以下特征:
在工程应用中,该参数是金属成形仿真、结构极限承载力分析等领域的核心计算参数。美国机械工程师学会(ASME)在《Boiler and Pressure Vessel Code》第Ⅲ卷中明确规定了塑性应变增量的计算标准。
权威参考文献:
塑性应变增量是塑性力学中描述材料在塑性变形过程中某一瞬时应变微小变化的重要概念。以下从定义、理论基础、数学表达等方面进行详细解释:
塑性应变增量(plastic strain increment)指材料在塑性变形过程中,随着加载条件变化而产生的不可逆应变微小增量。这种增量具有方向性特征,与应力状态和变形历史密切相关。
增量理论核心
塑性增量理论认为,塑性应变增量与瞬时应力状态相关,而非总应变。这是由于塑性变形的历史依赖性,应力-应变关系需用增量形式表达。
流动法则
德鲁克正交法则表明,塑性应变增量矢量与屈服面法线方向一致,数学表达为:
$$
dvarepsilon{ij}^p = dlambda frac{partial f}{partial sigma{ij}}
$$
其中$dlambda$为非负比例系数,$f$为屈服函数。
莱维-米泽斯方程
适用于忽略弹性应变的情况:
$$
dvarepsilon{ij}^p = s{ij} dlambda
$$
式中$s_{ij}$为应力偏量分量,$dlambda$与材料性质和变形历史相关。
普朗特-罗伊斯方程
考虑弹性应变时的综合表达式:
$$
dvarepsilon{ij} = dvarepsilon{ij}^e + dvarepsilon{ij}^p = frac{1}{2G}ds{ij} + s_{ij}dlambda
$$
其中$G$为剪切模量。
该概念在金属成型、岩土工程等领域具有重要应用价值。例如在冲压工艺中,通过分析不同加载阶段的塑性应变增量分布,可预测材料破裂位置并优化模具设计。
注:具体应用中需结合加载路径(如比例加载或非比例加载)选择合适的本构模型,并注意区分加载/卸载条件(当应力增量指向屈服面外侧时为加载,反之为卸载)。
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