連續(xù)介質(zhì)力學(xué)[001]

《連續(xù)介質(zhì)力學(xué)[001]》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、摘要：彈塑性力學(xué)在材料加工工程中的應(yīng)用相當(dāng)廣泛，首先說明下材料加工工程包括焊接、鑄造、塑性成形三個(gè)方面。我主要是簡(jiǎn)單說明下彈塑性力學(xué)在金屬塑性成形方面的應(yīng)用。金屬的變形分為兩個(gè)階段：彈性變形階段與塑性變形階段，對(duì)這兩個(gè)階段的研究相應(yīng)的就分為彈性力學(xué)跟塑性力學(xué)[1]。關(guān)鍵詞：彈性力學(xué)、塑性力學(xué)、塑性成形、有限元、屈服準(zhǔn)則、滑移線、應(yīng)力、應(yīng)變首先來簡(jiǎn)單介紹下兩個(gè)學(xué)科。彈性力學(xué)也稱彈性理論，主要研究彈性體在外力作用或溫度變化等外界因素下所產(chǎn)生的應(yīng)力、應(yīng)變和位移，從而解決結(jié)構(gòu)或機(jī)械設(shè)計(jì)中所提出的強(qiáng)度和剛度問題。在研究對(duì)象上，彈性力學(xué)同材料力學(xué)和結(jié)構(gòu)力學(xué)之間有一定的分工[2]。材料

2、力學(xué)基本上只研究桿狀構(gòu)件；結(jié)構(gòu)力學(xué)主要是在材料力學(xué)的基礎(chǔ)上研究桿狀構(gòu)件所組成的結(jié)構(gòu)，即所謂桿件系統(tǒng)；而彈性力學(xué)研究包括桿狀構(gòu)件在內(nèi)的各種形狀的彈性體。彈性力學(xué)是固體力學(xué)的重要分支，廣泛應(yīng)用于建筑、機(jī)械、化工、航天等工程領(lǐng)域。彈性體是變形體的一種，它的特征為：在外力作用下物體變形，當(dāng)外力不超過某一限度時(shí)，除去外力后物體即恢復(fù)原狀。絕對(duì)彈性體是不存在的。物體在外力除去后的殘余變形很小時(shí)，一般就把它當(dāng)作彈性體處理。首先來簡(jiǎn)單介紹下彈性力學(xué)在塑性成形方面的應(yīng)用。彈性力學(xué)一般來解決兩個(gè)方面的問題，一個(gè)是平面問題，一個(gè)是空間問題。而平面問題的解決包括平面問題的直角坐標(biāo)解答、平面問題的

3、極坐標(biāo)解答、平面問題的有限單元法解答。應(yīng)用彈性力學(xué)來解決塑性成形方面的應(yīng)力、應(yīng)變方面的問題，恰當(dāng)?shù)膽?yīng)力大小、應(yīng)變程度就有金屬的不同工藝性能。分析各種結(jié)構(gòu)物或其構(gòu)件在彈性階段的應(yīng)力和位移，校核它們是否具有所需的強(qiáng)度跟剛度，并尋求或改進(jìn)它們的計(jì)算方法。空間問題解決的是運(yùn)用平衡微分方程來分析物體內(nèi)任一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)、最大與最小的應(yīng)力等問題[3]。有限元法在塑性成形方向的應(yīng)用有這重要的作用，我簡(jiǎn)單說下有限元法在板料沖壓方面的應(yīng)用。在沖壓板料成形加工中，鈑金件展開計(jì)算非常重要。求得鈑金件的展開毛坯，是分析鈑金件變形程度、設(shè)計(jì)工藝以及擬定工藝規(guī)程的前提。合理的毛坯形狀和尺寸，可以明顯改

4、善沖壓過程中板料變形不均勻的現(xiàn)象，充分發(fā)揮金屬的成形性能。在鈑金件的展開方法中，基于全量理論的有限元逆算法只考慮初始構(gòu)形及最終構(gòu)形兩個(gè)形態(tài)，計(jì)算速度快，是一種高效的展開算法。在給定工藝條件下，逆算法能快速計(jì)算出鈑金件的毛坯形狀，以及最終的應(yīng)力、應(yīng)變分布和厚度變化等信息。用有限元逆算法展開程序?qū)匦魏泻蚅形盒進(jìn)行了展開計(jì)算，并將計(jì)算結(jié)果與增量有限元軟件DYNAFORM和PAMSTAMP的模擬結(jié)果進(jìn)行了分析比較。分析結(jié)果顯示：在工程精度范圍內(nèi)，有限元逆算法計(jì)算結(jié)果與增量有限元計(jì)算結(jié)果基本吻合，但逆算法的計(jì)算速度大大高于增量有限元法，節(jié)省了大量時(shí)間。實(shí)例分析表明有限元逆算法是一

5、種有效的展開算法，在產(chǎn)品初期設(shè)計(jì)階段具有較大的應(yīng)用價(jià)值[4]。下面來簡(jiǎn)單介紹下塑性力學(xué)在塑性成形方面的應(yīng)用。塑性力學(xué)又稱塑性理論，是固體力學(xué)的一個(gè)分支，它主要研究固體受力后處于塑性變形狀態(tài)時(shí)，塑性變形與外力的關(guān)系，以及物體中的應(yīng)力場(chǎng)、應(yīng)變場(chǎng)以及有關(guān)規(guī)律，及其相應(yīng)的數(shù)值分析方法。物體受到足夠大外力的作用后，它的一部或全部變形會(huì)超出彈性范圍而進(jìn)入塑性狀態(tài)，外力卸除后，變形的一部分或全部并不消失，物體不能完全恢復(fù)到原有的形態(tài)。要注意的是塑性力學(xué)考慮的永久變形只與應(yīng)力和應(yīng)變的歷史有關(guān)，而不隨時(shí)間變化，永久變形與時(shí)間有關(guān)的部分屬于流變學(xué)研究的范疇。兩個(gè)學(xué)科屬于交叉學(xué)科，有很多的共同

6、點(diǎn)，他們都是固體力學(xué)的一個(gè)分支[5]。塑性力學(xué)中在塑性加工中應(yīng)用最多的有屈服準(zhǔn)則、滑移線解法、剛塑性有限元法、塑性成形基本工序的力學(xué)分析及主應(yīng)力法。我先簡(jiǎn)單說下滑移線解法的應(yīng)用，滑移線就是材料在屈服時(shí)，試樣表面出現(xiàn)的線紋?；凭€理論是二十世紀(jì)20年代至40年代間,人們對(duì)金屬塑性變形過程中,光滑試樣表面出現(xiàn)"滑移帶"現(xiàn)象經(jīng)過力學(xué)分析,而逐步形成的一種圖形繪制與數(shù)值計(jì)算相結(jié)合的求解平面塑性流動(dòng)問題變形力學(xué)問題的理論方法.這里所謂"滑移線"是一個(gè)純力學(xué)概念,它是塑性變形區(qū)內(nèi),最大剪切應(yīng)力)等于材料屈服切應(yīng)力(k)的軌跡線[6]?；凭€法求解塑性成形問題，一般有沖頭壓入半無限體、

7、平砧壓縮高坯料、粗糙平板間壓縮長(zhǎng)坯料、平面變形擠壓、圓筒件拉伸、盒形件合理坯料的確定等問題。應(yīng)用滑移線理論求解塑性成形問題，其本質(zhì)就是根據(jù)應(yīng)力邊界條件求解滑移線場(chǎng)和應(yīng)力狀態(tài)，并根據(jù)速度邊界條件求出和滑移線場(chǎng)相匹配的速度場(chǎng)以進(jìn)行校核。另一個(gè)在塑性加工中廣泛應(yīng)用的是屈服準(zhǔn)則，A.受力物體內(nèi)質(zhì)點(diǎn)處于單向應(yīng)力狀態(tài)時(shí)，只要單向應(yīng)力大到材料的屈服點(diǎn)時(shí)，則該質(zhì)點(diǎn)開始由彈性狀態(tài)進(jìn)入塑性狀態(tài)，即處于屈服。B.受力物體內(nèi)質(zhì)點(diǎn)處于多向應(yīng)力狀態(tài)時(shí)，必須同時(shí)考慮所有的應(yīng)力分量。在一定的變形條件（變形溫度、變形速度等）下，只有當(dāng)各應(yīng)力分量之間符合一定關(guān)系