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塑性势/流动规则

tuhinsinha.25's picture

我有一个关于有限塑性模型的流动规则的基本问题,特别是那些在土力学中使用的模型。在大多数论文和书籍中,我看到了与屈服面相似的塑性势相关的流动规则的使用。然而,我无法理解获得非关联流规则的方法。我使用Abaqus带帽塑性模型(改进的Drucker Prager帽模型)来模拟粉末压实过程。Abaqus在剪切屈服空间中使用了非关联塑性流动规则定义,但没有为所使用的流动势方程提供任何有效的解释。非关联流量规则定义导致的膨胀比关联流量规则预测的膨胀要低。流动规律方程是任意得到然后用实验拟合的,还是由压实实验得到的塑性应变数据驱动的?

如果是后一种情况,那么我不明白如何通过在应力空间中绘制增量塑性应变来获得塑性流动势面。它不会只是给出一个表面的定性估计吗?人们必须通过反复试验来得到一个合适的表面。

评论

1)如果你处理土壤,你会发现并不是所有的物质都遵循一定的流动规律。大多数人都不怎么拨号。为了更接近现实,你需要使用非关联流规则。

2)材料参数不能来自“试错”期。对于复杂的问题,你可能根本不会得到相同的回答。但是,您可以提出一个满足所有物理要求的信封。

您应该看看Brannon教授的桑迪亚地质模型手册,其中讨论了校准问题。非相关流动规则的物质性仍然存在争议,尽管它是对依赖压力的塑性某些特征的非常有用的抽象。

布兰农教授的研究成果可在http://www.mech.utah.edu/~brannon/public/GeoModel8.pdf

——Biswajit

孙怀志的照片

嗨Biswajit,

为什么非联想可塑性的物质性存在争议?是因为违反了最大限度。耗散theoerm吗?还是缺乏常态?你介意就这个话题给我们一些参考吗?

谢谢,

WaiChing太阳

杰森·梅耶的照片

我也对你“非相关流规则的物质性仍有争议”这句话背后的原因感兴趣。我知道这样的理论不像结合论那样“好”,而且从热力学的角度来看可能会“引起问题”,但我认为有物理上的理由。在晶体塑性方面,考虑bcc金属的情况,其塑性变形主要由具有“星形”非平面位错芯的螺旋位错主导。在这类材料中,“屈服函数”(将无固着的解离位错重新组合为完全滑移位错所需的应力状态)取决于几个相交滑移面上的分解剪应力,但“流动势”是晶体塑性的常用函数,取决于重新组合的部分移动到哪个滑移面。在这种情况下,屈服函数关于应力的导数不是流动方向,因此是非关联的-参见参考文献1了解更多细节。这只是金属系统的一个例子,但还有其他物理原因。感兴趣的读者可以参考下面文献2中综述文章的3.1.2节“不同长度尺度下的非联想流和非施密德效应”。

1.“由非平面位错核心结构引起的复杂宏观流动,”(2001)Bassani, Ito和Vitek, Mat Sci Eng A。

2.“非均质金属材料的粘塑性研究”(2008),McDowell, d.l., Mat Sci Eng R。

对于颗粒状材料,通常需要使用非关联塑性流动定律,因为它们中的许多不遵守关联流动规则。如果您想查看物理背景,最好从ABAQUS手册切换到关于该模型的原始论文。比如这个,

Drucker和Prager(1953)土力学和塑性分析或极限设计。应用数学季刊,10:157-164。

如果只看DPC模型中剪切面的斜率和截距、帽面形状和大小等参数的数量,很难从简单的试验数据中确定所有参数。但你可以在这些参数之间找到一些相关性……

tuhinsinha.25's picture

非常感谢您的评论。我一定会去看看上面提到的关于流程规则的参考文献。

Tuhin

为了理解这里发生了什么,你必须以不同的方式来看待这个问题。最简单的方法是从一个耗散函数和一个剪胀规则开始,然后从中产生一个屈服函数。我将在一分钟内解释如何做到这一点。颗粒材料(如土壤)的特殊性质是耗散函数是当前应力的函数,而不仅仅是应变增量。如果它不是当前应力的函数,那么我将概述的程序给出相关的流动规则。

当发生塑性变形时,所作的功等于所耗散的能量。如果你猜测应变增量分量的值符合剪胀规则,那么你在应力空间中就有了一个曲面。选择其他的应变增量值,你就会得到另一条曲线,选择足够多,你就会得到一个表示屈服面的包络线。在屈服面内,无论应变增加多少,所做的功都太小,不能与耗散相匹配。这个过程可以用数学方法来完成。

迈克·西亚瓦雷拉的照片

在摩擦问题中,你也可以很容易地看到非结合律。这里,结合律要求滑动相对于滑动面向上。

显然,所有来自摩擦的塑性,就像在地质材料中一样,都有望显示出这一点的一些影响。

这方面的一些参考文献从1954年的德鲁克开始,到2009年吉姆·巴伯的德鲁克勋章演讲,这是吉姆发给我的,如果你问我,我可以转发给你!

库仑弹性接触问题中的安定摩擦
国际固体与结构杂志第44卷,25-26期十二月十五日8355 - 8365页
A.克拉布林,M.西亚瓦雷拉,j理发师
开放预览PDF (1095k)

耦合二维离散摩擦系统安定
固体力学与物理杂志56卷,第12期2008年12月3433 - 3440页
安永柱,恩里科·贝尔托基,J.R.理发师
开放预览购买PDF (275k)

非常感谢您的评论,overoll

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