拉彎強(qiáng)度計(jì)算的屈服準(zhǔn)則是什么

• 2024-08-19
• 拉彎加工廠家

拉彎強(qiáng)度計(jì)算的屈服準(zhǔn)則是指在材料拉伸和彎曲過程中，當(dāng)應(yīng)力達(dá)到一定水平時(shí)，材料會(huì)發(fā)生塑性變形，從而失去原有的彈性特性。北京拉彎廠家為了準(zhǔn)確預(yù)測材料的力學(xué)性能和行為，需要建立合適的屈服準(zhǔn)則。常見的屈服準(zhǔn)則有最大剪應(yīng)力準(zhǔn)則、最大正應(yīng)力準(zhǔn)則、最大能量耗散準(zhǔn)則等。

1. 最大剪應(yīng)力準(zhǔn)則

最大剪應(yīng)力準(zhǔn)則是指在材料發(fā)生塑性變形時(shí)，剪應(yīng)力達(dá)到最大值。根據(jù)這個(gè)準(zhǔn)則，當(dāng)材料受到拉伸或壓縮時(shí)，剪應(yīng)力會(huì)隨著應(yīng)力的增加而增加，直到達(dá)到材料的極限剪應(yīng)力。此時(shí)，材料會(huì)發(fā)生塑性變形，失去原有的彈性特性。

最大剪應(yīng)力準(zhǔn)則的表達(dá)式為：τmax = σmax/2，其中τmax為材料的極限剪應(yīng)力，σmax為材料的極限正應(yīng)力。

2. 最大正應(yīng)力準(zhǔn)則

最大正應(yīng)力準(zhǔn)則是指在材料發(fā)生塑性變形時(shí)，正應(yīng)力達(dá)到最大值。根據(jù)這個(gè)準(zhǔn)則，當(dāng)材料受到拉伸或壓縮時(shí)，正應(yīng)力會(huì)隨著應(yīng)力的增加而增加，直到達(dá)到材料的極限正應(yīng)力。此時(shí)，材料會(huì)發(fā)生塑性變形，失去原有的彈性特性。

最大正應(yīng)力準(zhǔn)則的表達(dá)式為：σmax = σy，其中σmax為材料的極限正應(yīng)力，σy為材料的屈服強(qiáng)度。

3. 最大能量耗散準(zhǔn)則

最大能量耗散準(zhǔn)則是指在材料發(fā)生塑性變形時(shí)，能量耗散達(dá)到最大值。根據(jù)這個(gè)準(zhǔn)則，當(dāng)材料受到拉伸或壓縮時(shí)，能量耗散會(huì)隨著應(yīng)力的增加而增加，直到達(dá)到材料的極限能量耗散。此時(shí)，材料會(huì)發(fā)生塑性變形，失去原有的彈性特性。

最大能量耗散準(zhǔn)則的表達(dá)式為：Wmax = Wy，其中Wmax為材料的極限能量耗散，Wy為材料的屈服能量耗散。

4. 屈服準(zhǔn)則的選擇

在實(shí)際工程中，選擇哪種屈服準(zhǔn)則取決于材料的性質(zhì)、應(yīng)力狀態(tài)以及工程需求。一般來說，對(duì)于脆性材料，如混凝土、巖石等，應(yīng)采用最大剪應(yīng)力準(zhǔn)則；對(duì)于韌性材料，如鋼材、鋁材等，應(yīng)采用最大正應(yīng)力準(zhǔn)則或最大能量耗散準(zhǔn)則。

在實(shí)際應(yīng)用中，可以通過試驗(yàn)確定材料的屈服準(zhǔn)則。例如，可以通過單軸拉伸試驗(yàn)、雙軸拉伸試驗(yàn)、壓縮試驗(yàn)等方法，測量材料的屈服強(qiáng)度、屈服剪應(yīng)力、屈服能量耗散等參數(shù)，從而確定材料的屈服準(zhǔn)則。

5. 拉彎強(qiáng)度計(jì)算方法

拉彎強(qiáng)度計(jì)算是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)，其目的是預(yù)測材料在拉伸和彎曲作用下的應(yīng)力、應(yīng)變和變形。常用的拉彎強(qiáng)度計(jì)算方法有解析法、有限元法等。

（1）解析法

解析法是一種基于數(shù)學(xué)公式和理論推導(dǎo)的計(jì)算方法，可以直接得到問題的解析解。在拉彎強(qiáng)度計(jì)算中，常用的解析法有梁-柱單元法、板-梁單元法等。

梁-柱單元法是一種將結(jié)構(gòu)分解為梁和柱單元，分別計(jì)算每個(gè)單元的應(yīng)力、應(yīng)變和變形，然后通過節(jié)點(diǎn)荷載平衡條件和邊界條件，將各個(gè)單元的應(yīng)力、應(yīng)變和變形進(jìn)行耦合，得到整個(gè)結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、應(yīng)變和變形。

板-梁單元法是一種將結(jié)構(gòu)分解為板和梁單元，分別計(jì)算每個(gè)單元的應(yīng)力、應(yīng)變和變形，然后通過節(jié)點(diǎn)荷載平衡條件和邊界條件，將各個(gè)單元的應(yīng)力、應(yīng)變和變形進(jìn)行耦合，得到整個(gè)結(jié)構(gòu)的應(yīng)力、應(yīng)變和變形。

（2）有限元法

有限元法是一種基于離散化和數(shù)值積分的計(jì)算方法，可以將連續(xù)的結(jié)構(gòu)和載荷離散化為有限個(gè)單元和節(jié)點(diǎn)，然后通過求解代數(shù)方程組，得到每個(gè)節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力、應(yīng)變和變形。在拉彎強(qiáng)度計(jì)算中，常用的有限元法有桿元法、板元法、殼元法等。

桿元法是一種將結(jié)構(gòu)分解為桿單元，假設(shè)桿單元是均勻、各向同性的線彈性體，然后通過求解桿單元的平衡方程、幾何方程和物理方程，得到每個(gè)節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力、應(yīng)變和變形。

板元法是一種將結(jié)構(gòu)分解為板單元，假設(shè)板單元是均勻、各向同性的線彈性體，然后通過求解板單元的平衡方程、幾何方程和物理方程，得到每個(gè)節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力、應(yīng)變和變形。

殼元法是一種將結(jié)構(gòu)分解為殼單元，假設(shè)殼單元是均勻、各向同性的線彈性體，然后通過求解殼單元的平衡方程、幾何方程和物理方程，得到每個(gè)節(jié)點(diǎn)的應(yīng)力、應(yīng)變和變形。

總之，拉彎強(qiáng)度計(jì)算的屈服準(zhǔn)則是指在材料拉伸和彎曲過程中，當(dāng)應(yīng)力達(dá)到一定水平時(shí)，材料會(huì)發(fā)生塑性變形，從而失去原有的彈性特性。常見的屈服準(zhǔn)則有最大剪應(yīng)力準(zhǔn)則、最大正應(yīng)力準(zhǔn)則、最大能量耗散準(zhǔn)則等。在實(shí)際工程中，選擇哪種屈服準(zhǔn)則取決于材料的性質(zhì)、應(yīng)力狀態(tài)以及工程需求。拉彎強(qiáng)度計(jì)算方法有解析法、有限元法等，可以用于預(yù)測結(jié)構(gòu)在拉伸和彎曲作用下的應(yīng)力、應(yīng)變和變形。