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FailureCriteria.com

新网站http://www.failurecriteria.com已开始调查均质材料的力学类型失效标准。虽然以后的补充内容将涉及各向异性材料,但首先要注意的主题是各向异性材料的屈服和失效标准。简要回顾给出了米塞斯、特雷斯卡和库仑-莫尔的标准,以及需要一个更普遍的形式,它涵盖了各个方面材料类别包括金属、聚合物和陶瓷。利用最近文献的结果,讨论了一种新的两种性能失效形式,包括对不同材料类型的验证试验还给出了一个相关的度量,它指定了应力状态依赖性的韧脆过渡准则,以及为相关的塑性流动势。这种均质材料的失效准则方法是断裂力学学科的补充。这两个领域都是至关重要的,它们都揭示了必须确定的独立特性,以便对材料的性能进行完整的表征。

评论

克里斯坦森教授

我认为这将是一个非常有趣的地方,事实上,自从力学作为一门科学学科建立以来,力学领域的大量工作都在处理失败或防止失败的发生。对于固体,破坏这个术语至少意味着三件事(1)屈服,(2)颈缩或不稳定,或(3)断裂(分离或脱粘等)。对于脆性材料,它们在某种程度上是一致的。但对于韧性金属来说,这些都是不同的特性。对标准的全面调查将极大地有益于所有子领域的研究人员,但当然可能需要付出巨大的努力,因为存在如此多的修改(有些显然比其他更受欢迎)。有材料模型手册,可以作为很好的参考。

美国Yip材料建模手册(精装版),2005年春季

j . LeMaitre材料行为模型手册(3卷),学术出版社;2001

我可能错过了一些不错的,请继续列出。

梁,

谢谢你的评论。首先,关于参考资料,当然有很多好的参考资料。你提到的两个都很好。如果其他人分享他们对关于失败建模材料的好来源的看法,这确实是有帮助的。在我的关于失败标准的网站上,我没有做一个广泛的文献调查。这将比在那里可能发生的要复杂得多。相反,我关注的是一些基础良好的失效标准的力学基础,适用于特定材料形式的特定失效场景。

关于具体的失效机制,有很多可能性。你提到的三种机制中的两种明确地出现在网站上的各向同性模型中。我认为第三个问题(本土化)也是存在的,但这是一种隐性的基础。在足够小的范围内,不同的失败机制之间存在着竞争。“获胜”的一方在宏观尺度上表现出来。这无疑是一种过度简化,但我希望它至少传达了动机框架。任何具体的细节,我必须回到网站,并通过它背后的文件。

我想补充的是,与力学的其他分支相比,建模失败标准的进展似乎如此缓慢的明显原因是因为它非常复杂。但是,对这一问题稍加观察就会发现,在过去的三四十年间,在模拟失效方面取得的进展,要比过去二三百年的力学史上所取得的进展要大得多。这取决于iMechanica的成员(以及其他一些人)来万博manbetx平台保持这种状态。

理查德。

亲爱的克里斯滕森教授:

您指出,您所讨论的这种失效标准是对断裂力学学科的补充,这是有帮助的。在此背景下,我想回顾一下,在Dhruv Bhate发起的一个帖子中(在这里),我们讨论了K、J和Sih的应变能密度准则。(在那篇文章中,除其他内容外,我还粗略地提出了扭曲应变能量密度作为一个新的标准;论文尚未撰写)。在这样的讨论背景下,你的上述观察是非常有用的,因为我们需要避免任何理性主义的倾向,坚持只有一个标准可以包含所有相关的经验观察。

在谈到这个历史上关于失败和破裂的著名理论的话题时,我还想请大家注意另一个话题在这里.与同一条帖子获得的点击率相比,该帖子上发表的意见数量似乎少得可怜。显然,很多人都对这个问题感兴趣,但这个问题有些令人困惑,因此,他们无法做出选择。(也可能是其他原因。)像你这样的资深研究人员的观点自然具有广阔的视角,因此,在那里有价值。提前谢谢你。

问候,

特的

特的,

非常感谢你开启了这个丰富的讨论来源。我完全同意,没有一个通用的,包罗万象的,单一的理论方法来处理材料的失效。对我来说,第一个分界线是在均质应力场下处理均质材料的理想失效,与在存在特定缺陷的均质材料的理想失效之间,并且必须在非均质应力下处理。缺陷通常但不一定具有比均质化概念中隐含的特征长度维度大的尺寸尺度。一旦过了这条分界线可以有更多的分割线来处理各种类型的失效条件。

这是否意味着我们应该放弃在方法和方法上寻求普遍性吗?我不这么认为,但应该认识到有可能在寻求合理的普遍性和仅仅将其延伸到所有物理现实主义之外之间要有一条微妙的界线。这正是我在尝试开发失败游戏时所遇到的问题标准,它将米塞斯形式作为一个极限情况,但仍然有能力和多功能性,包括聚合物和陶瓷所涉及的非常不同的行为。顺便说一下,在陶瓷的范围内,可以以脆性为主行为,断裂力学仍然是一个对我有很强的指导性影响,尽管所涉及的正式方法肯定不是断裂力学的方法。如果不出意外的话,这就是一个不同田地间交叉施肥的例子。

现在我们开始讨论Sih在断裂力学中的应变能密度概念。这里我需要小心因为我的网站是关于失效标准的,而不是断裂力学。不过,这两种情况之间还有一些相关的考虑。知道米塞斯标准也是临界扭曲能量密度的标准,这对我很有吸引力试图找到一种更普遍的基于能量的形式,它可以涵盖其他材料类别,而不仅仅是韧性很强的金属。在这个失败标准的例子中,那是不可能的。我推导和测试的失效准则必然涉及线性形式的膨胀应力不变量,而不是能量的二次形式。没有办法避免这种情况的发生,因此,能量在这个失效准则中没有重要意义。我在网站上提到的第一篇(1997年)论文中讨论了这一点。出于这个原因和其他原因,我怀疑应变能在断裂力学或一般的失效中发挥特殊作用。

应变能在本构方程和变分公式中是一个关键的影响,但在失效中不太可能如此。在我看来,失败表征是一门独立的学科,与本构方程平行,但又完全独立于本构方程。就像有许多不同的本构形式一样,不同的结构也必然有不同的失效形式行为的类别。

我希望这能有所帮助。不用说,这一切仍在发展中,仍然是敞开的。

理查德。

亲爱的先生,

你的答复读起来很有趣。

1.对于断裂研究界来说,找到建立数学理论和物理现实对应关系的共同基础是非常困难的。以我之见,你所寻找的第一个分界线的适当区分点,与其说是缺陷的存在与否,不如说是在*奇异*应力场的整体(试件)水平上的适用性。应力场的均匀性或非均匀性在这里不重要。

2.我一点也不惊讶于断裂力学的想法在陶瓷中是有用的。毕竟,这门学科是从分析玻璃棒开始的,对吧?如果说有什么相互作用的话,那就是试图将脆性断裂的思想应用到金属等塑料材料上。

特的,

提到我在前面讨论中的“分界线”描述,我必须承认我更多地是从应用方面考虑,而不是严格的学科发展指导方针。正如你所说,在后一种情况下,很可能会出现完全不同的分界线,而不是什么我提到过。我可以补充一点,我对应用程序的兴趣背景几乎是构建这个网站的全部原因。应力分析本身是非常发达的。我们在特殊应用中如何处理这些压力才是问题所在。

关于陶瓷的均匀材料失效准则与断裂力学有关的主题,我过去没有,现在也没有发现明显的联系。陶瓷,当被视为均匀应力下的均匀材料时,不属于任何标准断裂力学分类。在这种情况下,断裂力学提供给我的帮助要微妙得多。

现在,提到你之前的评论,我打算回复你的第一个帖子,我忽略了回复你的第二个。用一些首选名称来指定断裂力学单元的问题是有趣的。我对此的看法很简单,我赞成。虽然格里菲斯提供了概念上的突破,但欧文打开了现代用法的方法和形式的大门。任何一个名字都非常合适。顺便说一句,只要受访者是合格的从业者,我不认为就此进行民意调查有任何问题,因为他们在iMechanica中肯定是这样的。万博manbetx平台

理查德。

理查德,

我同意你的观点,能量形式的失效(让我们准确地说-断裂或断裂)是非常有限的,可能无法扩展到超出某些类型的材料和/或负载条件。在韧性断裂中尤其如此,断裂时材料点的能量密度是I1(平均应力或压力)和J3(立方形式或八面面上的角度)的强函数。我最近在这篇论文.因此,在我看来,似乎不存在一个恒定的能量,可以表征韧性材料的断裂行为,除非你把自己限制在一定的载荷条件下,并校准和应用这个数字到这样的条件下。

其次,在我看来,用一套本构方程来描述材料(包括脆性和延性)的断裂是可行的,也是许多研究者所追求的。这背后有一个强大的驱动力——不仅是人类对物理的合理理解,还有工业模拟的需求。正如我所看到的,现在已经采取了多个方向,我们还不知道未来5到10年我们将走向何方。

梁,

我还没有读你的论文(太忙了,没有时间玩iMechanica——我偷了一些),但我从你在这里的回复和节点# 647上的帖子中想到了几点。万博manbetx平台

首先,在主应力空间中有一个包络线,对应于每个传统的标准(包括基于应变能密度的标准),就像你在方法中描述的那样。鉴于这一事实,我很好奇你是如何得出结论的:“因此,在我看来,似乎不存在一种可以表征……的恒定能量。”

其次,你的或任何其他通用标准是否或多或少也仅限于制定和测试/校准的范围或材料类别和加载条件?如果是这样,为什么让它看起来似乎基于应变能的准则可以被单独用于这个特定的帐户?

特的,

在我之前的回复中,我对能量方法不太看好的原因是,在所有可能的塑料加载路径上,能量本身在断裂开始时并不保持不变。然而,我认为如果你使用能量的“加权”形式,这可能是可行的。权重函数是这里的关键。我很高兴看到这个方向以及其他方向的行动。

在我上面提到的论文中,主要思想是描述延性损伤的框架。在过去的一个世纪里发展出了许多模型。其中一些吸引了大量的关注。但这些模型/理论似乎不存在统一的方式(甚至不接近)。我的工作是在塑性中使用相同的技术来描述塑性引起的损伤。从我自己的经验来看,这似乎是理解韧性断裂实验中观察到的各种特征的捷径。这个框架是可扩展的——我还没有看到使用这种方法有明确的限制。

我希望这能有所帮助。

梁,

虽然我们从非常不同的方向得出这个结论,但我们得到了相同的结论。即各种形式的应变能不适合作为失效判据。事实上,这一点已经被发现很长时间了,但它会周期性地被重新发现。

另一方面,我将失效标准与本构方程区分开来,而你则将它们共同视为整体本构行为的一部分。我认为这些差异与两种理想化机制的水平和性质有关,而不是基本的物理差异。我们都在努力理解和表征材料在其可用范围内的承载能力。我的描述只是为了方便以及对实际行为的普遍理想化。最明显的例子是将韧性金属理想化为完全弹性行为,直到根据米塞斯定律终止为止标准(或等效)。实际上,弹性变形和不可逆位错流动都始于最初的微小载荷增量,之后位错流动随着载荷的增加而加速,直到最终破裂。

我同意你的观点,在接下来的几年里,可能会有一些收敛到普遍和共同的对这些问题的理解。这将是一段令人兴奋和富有成效的时光。我们每个人都很幸运能成为其中的一小部分。

理查德。

Rajnarayan yadav的照片

尊敬的理查德教授

我在追求我的M-TECH。

我正在做我的项目基于热弹性分析的玻璃钢复合材料筒层板与金属衬垫。

我需要你在有限元(3D)分析和矩阵开裂方面的帮助…它是银色的

如果你没有基于此的论文,请让我不要这样做

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