MISES屈服准则和TRESCA屈服准则的差异
不同应力状态下,变形体某点进入塑性状态并使塑性变形继续进行,各应力分量与材料性能之间必须符合一定的关系,而不同的分析方法获得的结果也各有差异。Tresca屈服准则:当变形体或质点中的最大切应力达到某一定值时,材料就发生屈服。或者说,材料处于塑性状态时,其最大切应力是一个不变的定值,该定值只取决于材料在变形条件下的性质,而与应力状态无关。所以Tresca屈服准则又称为最大切应力不变条件。
Mises屈服准则:当等效应力达到定值时,材料质点发生屈服,该定值与应力状态无关。或者说,材料处于塑性状态时,其等效应力是不变的定值,该定值取决于材料变形时的性质,而与应力状态无关。Mises屈服准则的物理意义:当材料的单位体积形状改变的弹性能达到某一常数时,质点就发生屈服。故Mises屈服准则又称为能量准则。
设σ1>σ2>σ3,Tresca屈服准则为:σ1-σ3=σs,该式表明中间主应力σ2不影响材料的屈服。为了说明σ2对屈服的影响,引入罗代应力参数 :在式中,分子是三向应力莫尔圆中σ2到大圆圆心的距离,分母为大圆半径。当σ2在σ1与σ3之间变化时,μσ则在1→-1之间变化。因此,μσ实际上表示了σ2在三向莫尔圆中的相对位置变化。故得:将上式代入:整理后得Mises屈服准则的另一个表达:其中:称中间主应力影响系数,一般β=1→1.154。
与Tresca屈服准则:σ1-σ3=σs比较,在形式上仅差一个系数β,在单向受压或受拉时,β=1,两个准则重合,有两项主应力相等;在纯剪时,β=1.154,两者差别很大。
Tresca屈服面不能反映球应力张量对材料屈服的影响,为了反映球应力张量对材料屈服的影响,将Tresca屈服条件推广为广义Tresca屈服条件:广义Tresca屈服面在应力空间的屈服曲面为一正角棱锥体面,中心轴与等倾线重合,在π平面上的屈服曲线为正六角形,形状和Tresca屈服条件相同。Tresca屈服条件有以下问题:没考虑主应力的影响;当应力处在屈服面的棱线上时,处理会遇到数学上的困难;主应力大小未知时,屈服条件十分复杂。而Mises条件:该式是屈服条件中最一种最简单的形式,因为在这一条件中只含J2,根据π平面上应力矢径的表达式,进一步有:因此,在π平面上,Mises条件必为一圆。π平面上屈服准则的图形
由图看出,这两个屈服表明其实差不多的,它们反映了如下概念:
[*]屈服面内为弹性区。
[*]屈服面上为塑性区。
[*]当物体承受三向等拉或三向等压应力状态时,不管其绝对值多大,都不可能发生塑性变形。
但大多数实验证明,一般的韧性金属与米塞斯条件符合较好,但对退火软钢的上屈服点,与屈雷斯加准则符合的更好,对镁合金,因金相组织不稳定等、因素,适应那个准则未做定论。因此符合哪一个准则要看具体材料性质。总的来说,多数金属符合米塞斯准则。
来源:本文根据豆丁网《关于MISES屈服准则和TRESCA屈服准则的差异》一文编辑而成,该文由shengvjin于2013年10月1日分享
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