工程塑性學

工程塑性學是固體力學的一個分支，它主要研究物體超過彈性極限後所產生的永久變形和作用力之間的關係以及物體內部應力和應變的分布規律。

基本介紹

• 中文名：工程塑性學
• 套用領域：固體力學

簡介

工程塑性學和彈性力學的區別在於，工程塑性學考慮物體內產生的永久變形，而彈性力學不考慮；和流變學的區別在於，工程塑性學考慮的永久變形只與應力和應變的歷史有關，而不隨時間變化，而流變學考慮的永久變形則與時間有關。

彈塑性分析

對於機械、土木、航空等工程部門中使用的結構，傳統的觀念是要求它們在彈性範圍內工作,也就是要求結構內任何一點的應力都不超過許用應力(通常取為屈服應力除以安全係數)。 但在工程實際中，這並不總是可能的、也並不總是必要的。 由於各種原因( 集中載荷，截面突變，過載等等)，結構內應力偏高的地方可能會出現小範圍的塑性區，它們被周圍的彈性區包圍和約束，一般並不導致過大的變形，一也不會使結構喪失承載能力，因而是可以允許的。 對於由塑性良好的金屬製成的結構，採用基於彈塑性分析的設計方法，不但能使計算出來的應力和變形更加接近實際，而且比傳統的彈性設計方法還節省材料。 對於要求儘量減輕自重的結構( 如航空航天結構) 和在複雜環境下工作的結構( 如海洋平台和核電站結構)，彈塑性分析往往就更有必要。

極限分析和安定分析

彈塑性分析雖然可以得到關於應力分布和應變分布的詳盡信息，但是分析計算的工作量很大、成本很高。 早在幾十年前，人們就已發展了另一種更簡化的分析方法，即極限分析。 極限分析是基於這樣一個事實：理想塑性材料製成的結構都存在一個塑性極限狀態，在此狀態下如不考慮幾何形狀改變對承載能力的影響，無須增加外載，結構也會變成機構而無限地變形下去。根據極限狀態的性質，在作極限分析時可以採用忽略彈性變形的理想剛塑性材料模型，並按照比例載入路徑來簡捷地求出極限載荷。值得指出的是，基於極限平衡原理的極限分析往往導致遠較彈塑性分析簡單的數學問題，因而十分實用。 正因為如此，在大型彈塑性分析程式出現之後，極限分析仍未失去其意義。