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蠕变分析:蠕变本构关系与多轴应力

时间:2023-06-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:多轴应力下的本构方程可表示为即现时的应变速度依赖于瞬间应力、应变和温度。以下分析应力松弛规律。所以由材料的蠕变特性可以推测应力松弛特性。需要指出的是,蠕变应变一般远大于弹性应变,而发生应力松弛时蠕变应变与弹性应变的大小在同一数量级。根据式和式,常数C可以表示为式中:n'是多向应力作用下材料的蠕变参数。

蠕变分析:蠕变本构关系与多轴应力

多轴应力下的本构方程可表示为

即现时的应变速度依赖于瞬间应力、应变和温度。式(7-20)忽略了加载历程的影响,若应力或温度变化量不是非常大,则它是一个很好的近似表达形式。在温度一定的条件下,有

即现时的应变速度依赖于瞬间应力、应变和温度。式(7-20)忽略了加载历程的影响,若应力或温度变化量不是非常大,则它是一个很好的近似表达形式。在温度一定的条件下,有

式(7-21)中右边的函数是应变的减函数,即应变速度随应变增加而减小,因此,式(7-21)称为应变强化理论(strain hardening theory)表达式。

在实际计算时,式(7-21)非常复杂,因此有必要做进一步的简化。经过简化的理论包括时间强化理论和全应变理论,分别用公式表示为

式(7-21)中右边的函数是应变的减函数,即应变速度随应变增加而减小,因此,式(7-21)称为应变强化理论(strain hardening theory)表达式。

在实际计算时,式(7-21)非常复杂,因此有必要做进一步的简化。经过简化的理论包括时间强化理论和全应变理论,分别用公式表示为

当应力恒定时,应变是随着时间的增加而增大的,即产生蠕变。另外,应变保持恒定时,应力一般是随时间的增加而减小的,这种现象称为应力松弛(relaxation),螺钉松动就是应力松弛的例子。以下分析应力松弛规律。

首先将应变分为弹性应变和稳态蠕变应变两部分,即

当应力恒定时,应变是随着时间的增加而增大的,即产生蠕变。另外,应变保持恒定时,应力一般是随时间的增加而减小的,这种现象称为应力松弛(relaxation),螺钉松动就是应力松弛的例子。以下分析应力松弛规律。

首先将应变分为弹性应变和稳态蠕变应变两部分,即

式中:εe=σ/E;εs对应式(7-1)中右端最后一项,将其改写为Bσnt的形式。对式(7-24)微分,有

式中:εe=σ/E;εs对应式(7-1)中右端最后一项,将其改写为Bσnt的形式。对式(7-24)微分,有

设t=0时应力为σ0,求解式(7-25),得到(www.xing528.com)

设t=0时应力为σ0,求解式(7-25),得到

式(7-26)表示的即为应力松弛规律。其中参数B、n等为材料的蠕变参数。所以由材料的蠕变特性可以推测应力松弛特性。需要指出的是,蠕变应变一般远大于弹性应变,而发生应力松弛时蠕变应变与弹性应变的大小在同一数量级

对于工程应用,稳态蠕变应变速度可表示为

式(7-26)表示的即为应力松弛规律。其中参数B、n等为材料的蠕变参数。所以由材料的蠕变特性可以推测应力松弛特性。需要指出的是,蠕变应变一般远大于弹性应变,而发生应力松弛时蠕变应变与弹性应变的大小在同一数量级。

对于工程应用,稳态蠕变应变速度可表示为

对于不可压缩材料,有ε123=0,假定主切应变速度正比于主切应力,有

对于不可压缩材料,有ε123=0,假定主切应变速度正比于主切应力,有

由此得到

由此得到

在多向应力作用下,应变和应力均以有效成分代替时,有如下关系:

在多向应力作用下,应变和应力均以有效成分代替时,有如下关系:

式中:n'是多向应力作用下材料的蠕变参数。根据式(7-29)和式(7-30),常数C可以表示为

式中:n'是多向应力作用下材料的蠕变参数。根据式(7-29)和式(7-30),常数C可以表示为

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