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弹塑性理论概论第1页，此课件共20页哦 第一章绪论第一章绪论 v1-1 弹塑性力学的研究对象、方法和基本任务弹塑性力学的研究对象、方法和基本任务v 一切工程结构物皆有一定的固体材料按某种形式组合而成。一切工程结构物皆有一定的固体材料按某种形式组合而成。在结构的使用过程中，其中每一物体（构件）都将受到外力在结构的使用过程中，其中每一物体（构件）都将受到外力的作用或外界因素（如温度的变化等）的影响。例如，矿山的作用或外界因素（如温度的变化等）的影响。例如，矿山的洞室、巷道和建筑物的基础等地下结构由岩石和混凝土的的洞室、巷道和建筑物的基础等地下结构由岩石和混凝土的砌衬组成，它们受到地压或其他物体的作用等等。毫无疑问，砌衬组成，它们受到地压或其他物体的作用等等。毫无疑问，他们在外力作用下将会产生变形，且在其体内产生应力。工他们在外力作用下将会产生变形，且在其体内产生应力。工程建设的实践表明，掌握结构中各部分的应力和变形的规律，程建设的实践表明，掌握结构中各部分的应力和变形的规律，具有极为重要的意义。这不仅涉及到结构物的安全可靠性，具有极为重要的意义。这不仅涉及到结构物的安全可靠性，而且影响到经济性问题。而且影响到经济性问题。第2页，此课件共20页哦v 弹塑性力学：是研究可变性固体（以下简称固弹塑性力学：是研究可变性固体（以下简称固体）受到外力作用或温度变化的影响而产生的体）受到外力作用或温度变化的影响而产生的应力、应变和位移及其分布变化规律的一门科应力、应变和位移及其分布变化规律的一门科学。学。它是固体力学的一个分支学科。它是固体力学的一个分支学科。第3页，此课件共20页哦v可变形固体在受载过程中产生的弹性变形可变形固体在受载过程中产生的弹性变形阶段和塑性变形阶段是整个变形过程中的阶段和塑性变形阶段是整个变形过程中的不同而又连续的两个阶段。不同而又连续的两个阶段。v弹塑性力学则是研究这两个密切相连变形弹塑性力学则是研究这两个密切相连变形阶段的力学问题的一门科学。阶段的力学问题的一门科学。第4页，此课件共20页哦v弹塑性力学作为固体力学的一个独立分支弹塑性力学作为固体力学的一个独立分支学科已有一百多年的历史，它有一套较完学科已有一百多年的历史，它有一套较完善的经典理论和方法，推理严禁，计算结善的经典理论和方法，推理严禁，计算结果准确，是分析和解决许多工程技术问题果准确，是分析和解决许多工程技术问题的基础和依据，在工程技术的许多领域中的基础和依据，在工程技术的许多领域中都得到了广泛的应用。目前随着现代科学都得到了广泛的应用。目前随着现代科学技术的进一步发展和现代工程技术的需要，技术的进一步发展和现代工程技术的需要，弹塑性力学仍然是一门富有生命力的学科。弹塑性力学仍然是一门富有生命力的学科。第5页，此课件共20页哦v弹塑性力学在研究对象和研究方法上同材料力学和结弹塑性力学在研究对象和研究方法上同材料力学和结构力学是有区别的，一般来说，弹塑性力学的研究对构力学是有区别的，一般来说，弹塑性力学的研究对象尽管也是可变形固体，但它不受几何尺寸和形状的象尽管也是可变形固体，但它不受几何尺寸和形状的限制，能适应各种工程技术问题的需要，弹塑性力学限制，能适应各种工程技术问题的需要，弹塑性力学与材料力学、结构力学同属固体力学范畴，就其求解与材料力学、结构力学同属固体力学范畴，就其求解问题的根本思路基本上是相同的，但为什么弹塑性力问题的根本思路基本上是相同的，但为什么弹塑性力学的研究对象比材料力学和结构力学更广泛呢？其根学的研究对象比材料力学和结构力学更广泛呢？其根本原因就在于他们的基本研究方法的不同，在材料力本原因就在于他们的基本研究方法的不同，在材料力学和结构力学中主要是采用简化的初等理论可以描述学和结构力学中主要是采用简化的初等理论可以描述的数学模型。而在弹塑性力学中则将采用较精确的数的数学模型。而在弹塑性力学中则将采用较精确的数学模型。学模型。第6页，此课件共20页哦v材料力学是以平面截面假设为前提，经简材料力学是以平面截面假设为前提，经简化计算得出工程杆件产生几种基本变形或化计算得出工程杆件产生几种基本变形或组合变形时的实用但较为近似的解答。组合变形时的实用但较为近似的解答。v弹塑性力学则是从各种受力固体内一点处弹塑性力学则是从各种受力固体内一点处的单元体（无限小微分体）的应力状态和的单元体（无限小微分体）的应力状态和应变状态入手，通过分析建立起普通适用应变状态入手，通过分析建立起普通适用的基本方程和理论，并考虑和满足具体问的基本方程和理论，并考虑和满足具体问题题第7页，此课件共20页哦v弹塑性力学的任务弹塑性力学的任务v1。建立并给出用材料力学和结构力学方法。建立并给出用材料力学和结构力学方法无法求解的问题的理论和方法无法求解的问题的理论和方法v2。给出初等理论可靠性与精确度的度量。给出初等理论可靠性与精确度的度量第8页，此课件共20页哦v目的目的v1。确定一般工程结构在外力作用下的弹性。确定一般工程结构在外力作用下的弹性变形与内力的分布规律变形与内力的分布规律v2。确定一般工程结构的承载能力。确定一般工程结构的承载能力v3。为进一步研究工程结构的强度、刚度、。为进一步研究工程结构的强度、刚度、稳定性力学问题打下必要的理论基础稳定性力学问题打下必要的理论基础第9页，此课件共20页哦参考资料：参考资料：v应用弹塑性力学应用弹塑性力学 徐秉业徐秉业v弹性力学（上、下册）弹性力学（上、下册）徐芝伦徐芝伦v弹性力学弹性力学 杨桂通杨桂通v弹塑性力学弹塑性力学 李同林李同林v塑性力学塑性力学 夏志皋夏志皋第10页，此课件共20页哦 1.2 基本假定基本假定1）固体材料是连续介质）固体材料是连续介质2）物体为均匀的各向同性的）物体为均匀的各向同性的3）物体的变形属于小变形）物体的变形属于小变形4）物体原来是处于一种无应力的自然状态）物体原来是处于一种无应力的自然状态第11页，此课件共20页哦1.3 弹性与塑性弹性与塑性低碳钢试件拉伸应力低碳钢试件拉伸应力-应变曲线图应变曲线图 第12页，此课件共20页哦#低碳钢试件拉伸应力低碳钢试件拉伸应力应变曲线图应变曲线图O屈服极限屈服极限：强度极限强度极限：比例极限和弹性极限比例极限和弹性极限线弹性阶段线弹性阶段屈服阶段屈服阶段强化阶段强化阶段颈缩阶段颈缩阶段冷作硬化冷作硬化低碳钢屈服阶段应变为最大弹性应变的低碳钢屈服阶段应变为最大弹性应变的1015倍倍第13页，此课件共20页哦31 拉伸与压缩时的应力拉伸与压缩时的应力 -应变曲线应变曲线一、低碳钢拉伸时的应力一、低碳钢拉伸时的应力-应变曲线应变曲线os se ePA0l0PABCDEOB：弹性阶段：弹性阶段s sps ses sss sbBC：屈服阶段：屈服阶段CD：强化阶段：强化阶段DE：局部变形阶段：局部变形阶段塑塑塑塑性性性性阶阶阶阶段段段段Cs sss ss第14页，此课件共20页哦v对于不同的材料，不同的应用领域，可以采用不同的变形体模型。确对于不同的材料，不同的应用领域，可以采用不同的变形体模型。确定力学模型时，要特别注意便所选取的力学模型必须符合材料的实际定力学模型时，要特别注意便所选取的力学模型必须符合材料的实际情况。因为这样才能使计算结果反映结构或构件中的真实应力及应力情况。因为这样才能使计算结果反映结构或构件中的真实应力及应力状态。另一方面力学模型的数学表达式应足够简单，以便在求解具体状态。另一方面力学模型的数学表达式应足够简单，以便在求解具体问题时，不出现过大的数学上的困难。问题时，不出现过大的数学上的困难。v弹塑性力学中常用的简化力学模型弹塑性力学中常用的简化力学模型第15页，此课件共20页哦v弹塑性力学中常用的简化力学模型弹塑性力学中常用的简化力学模型（1）理想的弹塑性力学模型）理想的弹塑性力学模型材料具有明显的屈服流动阶段，而强化程度较小。材料具有明显的屈服流动阶段，而强化程度较小。OA线段线段 表示材料表示材料处于弹性阶段，处于弹性阶段，AB线段表示材料处于塑性阶段线段表示材料处于塑性阶段AB0第16页，此课件共20页哦v（2）理想的线性强化弹塑性力学模型理想的线性强化弹塑性力学模型材料有显著强化率，材料有显著强化率，而屈服流动不明显。而屈服流动不明显。解析表达式为解析表达式为AB0第17页，此课件共20页哦v（3）理想刚塑性模型理想刚塑性模型第18页，此课件共20页哦v（4）理想线性强化塑性力学模型理想线性强化塑性力学模型第19页，此课件共20页哦v（5）幂强化力学模型）幂强化力学模型v为了避免在为了避免在 处的变化，有时可以采处的变化，有时可以采用幂强化力学模型，即用幂强化力学模型，即n-为幂强化系数，介于为幂强化系数，介于0与与1之间。之间。在在 处与处与 轴相切，而且有：轴相切，而且有：第20页，此课件共20页哦