加工硬化定律

在建立土的本構關係時，經常的作法是選用一個加工硬化定律和屈服函式，然後用正交規則來檢驗這些選擇的正確性。加工硬化定律是計算一個給定的應力增量引起的塑性應變大小的準則，可以通過硬化定律確定，其中硬化參數一般是塑性應變的函式。

基本介紹

• 中文名：加工硬化定律
• 外文名：strain harding law
• 學科：土力學
• 用途：計算應力增量引起的塑性應變大小
• 依據：硬化定律
• 領域：土的本構理論

簡介

加工硬化定律是用來計算給定的應力增量所引起的塑性應變大小的準則，在臨界狀態土力學中可以直觀地表述為描述屈服面隨應力增量變化的準則。在各向同性模型中，用前期固結應力的變化來表征屈服面的變化情況，等向壓縮曲線的形式決定了體積硬化定律的形式。在各向異性情況下，土的塑性體積應變增量由兩部分組成，第一部分是由體積應力引起的塑性體積應變增量，第二部分是剪下引起的塑性體積應變增量。

硬化定律

在廣義塑性力學的硬化理論中，把確定載入面依據那些具體的硬化參量而產生硬化的規律稱為硬化定律。從廣義上來說，硬化定律是確定在給定的應力增量條件下會引起多大塑性變形的一條準則，也是確定從某個屈服面如何進入後續屈服面的一條準則。從狹義上來說，硬化定律用來確定塑性乘子的大小。硬化定律用來確定塑性係數。確定塑性係數的方法形式多樣，但總的來講可歸結為三種：等值面理論、對偶應力理論和等價應力理論。

硬化模型

硬化材料在載入過程中，隨著載入應力及載入路徑的變化，載入面（變化的屈服面，即材料發生塑性變形後的彈性範圍邊界）的形狀、大小，載入面中心的位置以及載入面的主方向都可能發生變化。載入面在應力空間中的位置、大小和形狀的變化規律稱為硬化規律. 對於複雜應力狀態來說，實驗資料還不足以完整地確定載入面的變化規律，因而需要對載入面的運動與變化規律作一些假設，所以也把硬化規律稱為硬化模型。廣義塑性力學中常用的硬化模型有等向強化模型、運動強化模型、混合硬化模型和旋轉硬化模型。等向強化模型即各向同性硬化模型，這種模型無論在哪個方向載入，拉伸和壓縮強化總是相等的產生和開展。在複雜載入條件下，即載入面在應力空間作形狀相似的擴大，壓縮屈服應力和彈性區間都隨材料強化而擴大。運動強化模型假設載入面在一個方向發生硬化之後，則在相反的方向產生同樣程度的弱化。反映在主應力空間，載入面只作形狀及大小不變的剛體平移，彈性範圍不隨載入而變化。混合硬化模型是等向強化模型與運動強化模型的組合，其載入面在主應力空間既可以平移，又可以作形狀相似的擴大或縮小。對於單向拉壓，當壓縮硬化後再反向載入時， 拉伸方向也可以硬化，但硬化的程度沒有壓縮時那么大， 弱化的程度也沒有運動硬化時那么強。旋轉硬化模型假設在主應力空間中載入面的中心軸圍繞坐標原點旋轉，即載入面只作形狀及大小不變的剛體轉動。為了恰當地描述應力引起的各向異性的程度，假設存在一個旋轉硬化極限面，其中心軸與靜水軸一致。每一個應力狀態在極限面上確定一條對偶線，載入面的中心軸就朝著這條線作旋轉運動。載入面的旋轉可看做為載入面的中心在π平面上的移動。

塑性變形

塑性是指固體在外力作用下，當應力超過彈性極限後，應力與應變不為線性關係，產生顯著的殘餘變形（塑性變形）而不立即斷裂 的性質。是變形固體的基本性質之一。塑性材料具有較強的抗衝擊、抗振動能力。材料的塑性受應力狀態、溫度、加力速度以及處理方法等的 影響。工程上一般以延伸率和斷面收縮率作為材料的塑性指標。塑性變形是作用引起結構或構件的不可恢復變形。此種變形在應力保持不變的情況下，仍繼續增加。單位長度的塑性變形叫塑性應變。在鋼結構中，利用材料的塑性變形性能可以考慮內力重分布，從而減少構件危險截面所受的內力而達到節約材料的目的。在木結構中，是指當構件截面應力超出木材長期強度，粘彈變形發展到一定程度後，在截面應力不變下不斷發展直至破壞的變形。塑性變形規律的複雜性，這個塑性本構關係問題還沒有得到滿意的解決.經典塑性本構關係的理論分為兩大類：全量理論，又稱為形變理論，它認為在塑性狀態下仍有應力和應變全量之間的關係。增量理論，又稱為流動理論，它認為在塑性狀態下是塑性應變增量和應力及應力增量之間的隨動關係。增量理論能夠反映應力歷史的相關性，但數學處理相對複雜。