ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 06.04.2021

Просмотров: 651

Скачиваний: 2

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
background image

66

Глава 2. Пластичность

ξ

характеристиками

,

а семейство характеристик

tg

ϕ

=

dx

2

dx

1

=

sin 2

ψ

+

1

τ

0

2

cos 2

ψ

+

τ

0

η

характеристиками

.

1

x

h

y

y

Рис. 2.5:

Если ось

x

1

направить по касательной к характеристике

ξ

, то угол

ϕ

= 0

и,следовательно, на

ξ

— характеристике выполняется соотношение

sin 2

ψ

= +

p

1

τ

0

2

.

Аналогично на

η

— характеристике выполняется соотношение

sin 2

ψ

= +

p

1 +

τ

0

2

.

Следовательно,

cos 2

ψ

=

τ

0

.

(2.15)

Знак минус в (2.15), так как в противном случае знаменатель в (2.14) об-

ращается в нуль. Поэтому в каждой точке характеристики составляют углы с
первым главным направлением (рис. 2.5).

Из (2.15) следует, что

tg

ψ

=

r

1

τ

0

1 +

τ

0

.

(2.16)


background image

2.5. Плоская задача теории идеальной пластичности

67

На характеристиках должны выполняться условия ( ранг матрицы системы

равняется рангу расширенной матрицы)

rang

1 +

τ

0

cos 2

ψ

2

τ

sin 2

ψ

τ

0

sin 2

ψ

2

τ

cos 2

ψ

τ

0

sin 2

ψ

2

τ

cos 2

ψ

1

τ

0

cos 2

ψ

2

τ

sin 2

ψ

dx

1

0

dx

2

0

0

dx

1

0

dx

2

=

=

rang

1 +

τ

0

cos 2

ψ

2

τ

sin 2

ψ

τ

0

sin 2

ψ

2

τ

cos 2

ψ

0

τ

0

sin 2

ψ

2

τ

cos 2

ψ

1

τ

0

cos 2

ψ

2

τ

sin 2

ψ

0

dx

1

0

dx

2

0

dp

0

dx

1

0

dx

2

Эти условия приводят к следующим соотношениям на характеристиках:

1

2

τ

p

1

τ

0

2

dp

= 0

на

ξ

— характеристике

и

1

2

τ

p

1

τ

0

2

dp

+

= 0

на

η

— характеристике

.

Обозначим

G

(

p

) =

1
2

Z p

1

τ

0

2

dp

τ

.

(2.17)

Тогда соотношения на характеристиках записываются в следующем виде:

G

(

p

)

ψ

=

const на

ξ

— характеристике

(2.18)

и

G

(

p

) +

ψ

=

const на

η

— характеристике

(2.19)

2.5.2

Уравнения для определения поля скоростей.

Условие пластичности записываем в виде

F

(

σ

1

, σ

2

) =

τ

τ

(

p

) = 0

(

τ

=

σ

1

σ

2

2

)

.

Из ассоциированного закона пластичности следует

˙

ε

1

=

λ

(1

τ

0

)

,

˙

ε

2

=

λ

(1 +

τ

0

)

,

˙

ε

12

= 0

.

(2.20)


background image

68

Глава 2. Пластичность

Исключая

λ

, получим

(1 +

τ

0

) ˙

ε

1

+ (1

τ

0

) ˙

ε

2

= 0

.

Учитывая, что

˙

ε

1

=

∂v

1

/∂x

1

и

˙

ε

2

=

∂v

2

/∂x

2

, получаем уравнение в частных

производных относительно компонент вектора скорости

(1 +

τ

0

)

v

1

,

1

+ (1

τ

0

)

v

2

,

2

= 0

.

Добавим к этому уравнению условие

˙

ε

12

= 0 :

˙

ε

1

+ ˙

ε

2

= 0

,

или

v

1

,

2

+

v

2

,

1

= 0

.

Таким образом, имеем систему двух дифференциальных уравнений для двух
компонент вектора скорости

(1 +

τ

0

)

v

1

,

1

+ (1

τ

0

)

v

2

,

2

= 0

,

v

1

,

2

+

v

2

,

1

= 0

.

(2.21)

Можно показать,что характеристики системы (2.21) совпадают с характеристи-
ками поля напряжений. На характеристиках для поля скоростей имеют место
следующие соотношения

∂v

ξ

∂ξ

v

∂ψ

∂ξ

= 0

на

ξ

— характеристике

(2.22)

∂v

η

∂η

v

∂ψ

∂η

= 0

на

η

— характеристике

(2.23)

В (2.21), (2.22)

v

ξ

,

v

η

— составляющие вектора скорости на касательные на-

правления к характеристикам;

v

,

v

— составляющие вектора скорости на

нормальные направления к характеристикам.

2.5.3

Условия пластичности Мизеса и Треска — Сен-Венана в слу-
чае плоской деформации.

Условие пластичности Мизеса в главных напряжениях записывается в следую-
щем виде::

(

σ

1

σ

2

)

2

+ (

σ

2

σ

3

)

2

+ (

σ

3

σ

1

)

2

= 2

σ

2

Т

.

(2.24)

Вследствие ассоциированного закона пластичности имеем

˙

ε

3

=

λ

(2

σ

3

σ

1

σ

2

) = 0

.


background image

2.5. Плоская задача теории идеальной пластичности

69

Следовательно,

σ

3

=

1
2

(

σ

1

+

σ

2

)

Подставляя это выражение в (2.24), получим

σ

1

σ

2

=

2

3

σ

Т

.

Рассмотрим условие пластичности пластичности Треска:

пластичность наступает тогда, когда максимальное касательное напря-

жение достигает критического значения

.

В случае плоской деформации равенство нулю компоненты тензора скорости

деформации

˙

ε

3

означает, что напряжение не входит в условие пластичности.

Тогда, если

σ

1

наибольшее главное напряжение, а

σ

2

— наименьшее, условие

пластичности Треска запишется в виде:

σ

1

σ

2

=

σ

Т

.

Таким образом, в случае плоской деформации условие пластичности Мизеса и
условие пластичности Треска — Сен-Венана сводятся к равенству

τ

=

k

(2.25)

и различаются только значением константы

k

.

2.5.4

Плоская деформация жесткопластичекого идеального тела при
условиях пластичности Треска-Сен Венана и Мизеса.

В случае плоской деформации (

˙

ε

3

= 0

) условие пластичности Мизеса и условие

пластичности Треска — Сен-Венана сводятся к равенству

τ

(

p

) =

k,

где

p

=

1
2

(

σ

1

+

σ

2

)

,

τ

=

1
2

(

σ

1

σ

2

)

и различаются только значением константы

k

.

Следовательно,

τ

0

=

dτ /dp

= 0

.

Полагая в ранее полученном равенстве

tg

ψ

=

r

1

τ

0

1 +

τ

0

.


background image

70

Глава 2. Пластичность

τ

0

=

dτ /dp

= 0

, получаем tg

ψ

= 1

. Следовательно, угол между касательными

к характеристикам и 1-м главным направлением равен

π/

4

. Но на площадках,

равнонаклоненных к главным осям, достигают максимального значения каса-
тельные напряжения.

Следовательно, характеристики — это

траектории главных касательных

напряжений

или

линии скольжения

.

x

h

t

t

t

t

s

s

1

s

s

2

x

1

x

2

p/4

y

j

p/2k-

const

y=

p/2k+

const

y=

Рис. 2.6:

Cоотношения на характеристиках :

G

(

p

)

ψ

=

const на

ξ

— характеристике

и

G

(

p

) +

ψ

=

const на

η

— характеристике

,

где

G

(

p

) =

1
2

Z p

1

τ

0

2

dp

τ

.

принимают в этом случае следующий вид:

p

2

k

ψ

=

const на

ξ

— характеристике

p

2

k

+

ψ

=

const на

η

— характеристике

Из соотношений на характеристиках следует естественный выбор координат-

ных параметров на характеристических линиях:

p

2

k

+

ψ

=

ξ,

p

2

k

ψ

=

η

Такой выбор возможен только в том случае, если существует взаимно одно-

значное соответствие между координатами

x

1

, x

2

и параметрами

ξ, η

.