有限元中的等效塑性应变是什么意思

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库仑沈工 - 库仑工程师

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  等效塑性应变是用来确定材料经强化后屈服面的位置的物理量,其计算公式与计算等效应力的第四强度理论计算公式是一样的,只是把应力改成应变。在试验中得到的是单向拉伸时材料的弹塑性应力应变曲线,而实际中结构的应力状态往往是空间应力状态,屈服时其也是空间屈服,通过计算等效塑性应变我们可以找到其塑性屈服后应变状态对应的等效应力和此时结构的空间应力状态。


库仑吴汶垣 - 库仑工程师

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正如位移/应变是结构变形的度量一样,等效塑性应变是材料塑性变形的一个度量,等效塑性应变为一个标量,可以用于做屈服函数的内参数。等效是把一维的拉压试验结果推广到三维的一种手段,与等效应力的概念类似,等效应变的作用是将一个复杂应变状态简化成一个具有相同效应的单向应变状态。

这个参数的物理意义是为了记录变形历史而提出的一个表征塑性应变累积值的量。比如说先对一个试样拉伸至屈服,然后卸载再压缩至屈服,如果直接按照最后时刻的变形来计算应变,那么得到塑性应变实际上是拉伸和压缩两段塑性应变的差,显然不能反映加载历史。而用有限塑性应变实际上就是反映了这两段应变之和,然后再乘以一个系数,这个系数最常用的形式就是上面所说的按照折算为单轴加载实验情况下来计算。假如你把这个系数取为1的话那实际上就直接等于塑形应变的累积值了。

这个参数在实际的岩土工程有限元分析中最常用的地方就是进行有限元强度折减分析时,用来标识岩土体的潜在滑面,因为等效塑性应变大的地方岩土体的塑性变形都较大,可以认为土体已经发生了破坏吗,如下图:

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