塑性流幅

《土木工程名詞》第一版。 2100433B

2003年，經(jīng)全國科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會審定發(fā)布。

彈塑件力學(xué)是固體力學(xué)的重要分支學(xué)科。固體材料往往同時具有彈性和塑性性質(zhì)，特別是材料處在塑性階段時，變形中既有可恢復(fù)的彈性變形，又有不可恢復(fù)的塑性變形。

大多數(shù)固體材料往往同時具有彈性和塑性性質(zhì)，因此又常被稱為彈塑性材料。彈塑性指的是物體在外力作用下會發(fā)生變形，而外力卸載之后變形不一定能完全恢復(fù)的性質(zhì)，其中變形中可恢復(fù)部分稱為彈性變形，不可恢復(fù)部分稱為塑性變形。

彈性力學(xué)討論固體材料中的理想彈性體及同體材料彈性變形階段的力學(xué)問題，包括在外力作用下彈性物體的內(nèi)力、應(yīng)力、應(yīng)變和位移的分布，以及與之相關(guān)的基礎(chǔ)理論。

塑性力學(xué)討論固體材料中塑性階段的力學(xué)問題，采用宏觀連續(xù)介質(zhì)力學(xué)的研究方法，從材料的宏觀塑性行為中抽象出力學(xué)模型，并建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)方程予以描述。可變形同體的彈性階段與塑性階段是整個變形過程中的兩個不同階段，彈塑性力學(xué)是研究這兩個密切相連階段力學(xué)問題的科學(xué)。

彈塑性力學(xué)經(jīng)過一百多年的發(fā)展，具有一套較完善的理論和方法。隨著現(xiàn)代科技的高速發(fā)展，研究彈塑性力學(xué)新的理論、方法及其在基礎(chǔ)工程上的應(yīng)用尤顯重要。塑性力學(xué)與彈性力學(xué)有著密切的關(guān)系，彈性力學(xué)中的大部分基本概念和處理問題的方法都可以在塑性力學(xué)中得到應(yīng)用。

彈性力學(xué)與塑性力學(xué)的根本區(qū)別在于彈性力學(xué)是以應(yīng)力和應(yīng)變呈線性關(guān)系的廣義Hooke定律為基礎(chǔ)。一般來說，在塑性力學(xué)的范圍中，應(yīng)力和應(yīng)變之間的關(guān)系呈非線性，而這種非線性的特征與所研究的具體材料有關(guān)，對于不同的材料和條件，具有不同的變化規(guī)律。

工程材料在應(yīng)力超過彈性極限以后并未發(fā)生破壞，仍具有一定繼續(xù)承受載荷的能力，但剛度相對地降低，故以彈性力學(xué)為基礎(chǔ)的沒計方法不能充分發(fā)揮材料的潛力，某種程度上導(dǎo)致材料的浪費。因此，以塑性力學(xué)為基礎(chǔ)的設(shè)計方法比彈性力學(xué)為基礎(chǔ)的設(shè)計更為優(yōu)越，更符合實際工程應(yīng)用。 2100433B

金屬塑性，符合Mises屈服準(zhǔn)則的各向同性和遵循Hill準(zhǔn)則的各向異性塑性模型

鑄鐵塑性，拉伸為Rankine屈服準(zhǔn)則，壓縮為Mises屈服準(zhǔn)則

蠕變，考慮時間硬化和應(yīng)變硬化定律的各向同性和各向異性蠕變模型

擴(kuò)展的Druker-Prager模型，適合于沙土等粒狀材料的不相關(guān)流動的模擬

Capped Drucker-Prager模型，適合于地質(zhì)、隧道挖掘等領(lǐng)域

Cam-Clay模型，適合于粘土類土壤材料的模擬

Mohr-Coulomb模型，這種模型與Capped Druker-Prager模型類似，但可以考慮不光滑小表面情況

泡沫材料模型，可以模擬高度擠壓材料，可應(yīng)用于消費品包裝、及車輛安全裝置等領(lǐng)域混凝土材料模型，這種模型包含了混凝土彈塑性破壞理論滲透性材料模型，提供了依賴于孔隙比率、飽和度和流速的各向同性和各向異性材料的滲透性模型。

其它材料特性：

包括密度、熱膨脹特性、熱傳導(dǎo)率和導(dǎo)電率、比熱、壓電特性、阻尼以及用戶自定義材料特性等

單元庫：ABAQUS包括內(nèi)容豐富的單元庫，單元種類多達(dá)562種。它們可以分為8個大類，稱為單元族，包括：

— 實體單元

— 殼單元

— 薄膜單元

— 梁單元

— 桿單元

— 剛體元

— 連接元

— 無限元 還包括其中針對特殊問題構(gòu)建的特種單元如針對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或輪胎結(jié)構(gòu)的加強(qiáng)筋單元（*Rebar）、針對海洋工程結(jié)構(gòu)的土壤/管柱連接單元（*Pipe-Soil）和錨鏈單元(*Drag Chain)，還有專門的墊圈單元和空氣單元等特殊的單元等，這些單元對解決各行業(yè)領(lǐng)域的具體問題非常有效。

另外，用戶還可以通過用戶子程序自定義單元種類。

對ABAQUS進(jìn)行二次開發(fā)也極為方便，ABAQUS支持FORTRAN或VC 來二次開發(fā)。

載荷、約束及連接：

載荷

載荷包括均勻體力、不均勻體力、均勻壓力、不均勻壓力、靜水壓力、旋轉(zhuǎn)加速度、離心載荷、彈性基礎(chǔ)，伴隨力效應(yīng)，集中力和彎矩，溫度和其他場變量，速度和加速度等。

約束

除常規(guī)的約束外，還提供線性和非線性的多點約束(MPC)，包括剛性鏈、剛性梁、殼體/固體連接、循環(huán)對稱約束和運(yùn)動耦合等。 連接強(qiáng)大的接觸對定義與分析功能為管接頭接觸密封分析，鉸鏈連接分析，殼體密封分析等帶來極大的便利。

材料受力超過彈性極限或屈服強(qiáng)度時，應(yīng)力和應(yīng)變呈非線性關(guān)系，產(chǎn)生不可逆的塑性變形，卸載后，出現(xiàn)殘余應(yīng)變的現(xiàn)象。外載進(jìn)入彈塑性區(qū)域，物體產(chǎn)生的變形稱彈塑性變形，由彈性變形和塑性變形組成。

彈性變形的應(yīng)變可用虎克定律

塑性應(yīng)變與應(yīng)力的關(guān)系有增量理論或塑性流動理論，表述塑性形變增量與應(yīng)力、應(yīng)力增量的關(guān)系；形變理論或全量理論（總應(yīng)變理論），表述塑性應(yīng)變本身與應(yīng)力間的關(guān)系。為充分發(fā)揮材料的潛力，降低結(jié)構(gòu)重量，采用彈塑性設(shè)計，是使結(jié)構(gòu)的總體受力處于彈性狀態(tài)，局部區(qū)域允許進(jìn)入塑性狀態(tài)，既保證高的總體性能，又保證安全可靠。