Рис. 1: Вид поверхности текучести Друкера – Прагера в трехмерном пространстве главных напряжений для
критерий текучести Друкера – Прагера - это зависящая от давления модель для определения того, имеет ли материал вышли из строя или подверглись пластической текучести. Критерий был введен для работы с пластической деформацией грунтов. Он и его множество вариантов применялись для обработки камня, бетона, полимеров, пен и других материалов, зависящих от давления.
Критерий доходности Друкера - Прагера имеет вид
где - первый инвариант напряжения Коши и является вторым инвариантом девиаторной части напряжения Коши.. Константы определяются экспериментально.
В терминах эквивалентного напряжения (или напряжения по Мизесу ) и гидростатического (или среднего) напряжения критерий Друкера – Прагера может быть выражено как
где - эквивалентное напряжение, - гидростатическое напряжение, а - материальные константы. Критерий доходности Друкера – Прагера, выраженный в координатах Хая – Вестергаарда, равен
Поверхность текучести Друкера – Прагера является гладкой версией поверхности текучести Мора – Кулона.
Содержание
- 1 Выражения для A и B
- 1.1 Коэффициент одноосной асимметрии
- 1.2 Выражения в терминах когезии и угла трения
- 2 Модель Друкера – Прагера для полимеров
- 3 Модель Друкера – Прагера для пен
- 4 Расширения изотропной модели Друкера – Прагера
- 4.1 Критерий текучести Дешпанде-Флека или критерий текучести изотропной пены
- 5 Анизотропный критерий текучести Друкера-Прагера
- 6 Критерий текучести Друкера
- 7 Анизотропный критерий Друкера
- 7.1 Критерий текучести Казаку – Барлата для плоского напряжения
- 8 См. Также
- 9 Ссылки
Выражения для A и B
Модель Друкера – Прагера может быть записана в терминах принципа напряжения как
Если - это предел текучести при одноосном растяжении, то Drucker– Из критерия Прагера следует
Если - предел текучести при одноосном сжатии, критерий Друкера – Прагера подразумевает
Решение этих двух уравнений дает
Коэффициент одноосной асимметрии
Друкер предсказывает различные одноосные напряжения текучести при растяжении и сжатии –Модель Прагера. Коэффициент одноосной асимметрии для модели Друкера – Прагера равен
Выражения в терминах когезии и угла трения
Поскольку поверхность текучести Друкера – Прагера является гладкая версия поверхности текучести Мора – Кулона, ее часто выражают через когезию () и угол внутреннего трения (), которые используются для описания поверхности текучести Мора – Кулона. Если предположить, что поверхность текучести Друкера – Прагера описывает поверхность текучести Мора – Кулона, тогда выражения для и равны
Если поверхность текучести Друкера – Прагера в середине описывает поверхность текучести Мора – Кулона, тогда
Если поверхность текучести Друкера – Прагера вписывает поверхность текучести Мора – Кулона, тогда
Вывод выражений для в терминах |
---|
Выражение для критерия текучести Мора – Кулона в Haigh –Пространство Вестергаарда равно
Если мы предполагаем, что поверхность текучести Друкера – Прагера описывает поверхность текучести Мора – Кулона, так что две поверхности совпадают в точке , то в этих точках поверхность текучести Мора – Кулона может быть выражена как
или,
Критерий доходности Друкера – Прагера, выраженный в координатах Хэя – Вестергаарда, равен
Сравнение уравнений (1.1) и (1.2) имеем
Это выражения для в терминах .
С другой стороны, если поверхность Друкера – Прагера вписывает поверхность Мора – Кулона, то сопоставление двух поверхностей при дает Сравнение поверхностей текучести Друкера – Прагера и Мора – Кулона (вписанных) в плоскость для Сравнение поверхностей текучести Друкера – Прагера и Мора – Кулона (описанных) на плоскости для |
Рис. 2: Поверхность текучести Друкера – Прагера в плоскости для | | | Рис. 3. След поверхностей текучести Друкера – Прагера и Мора – Кулона в -плоскость для . Желтый = Мора – Кулона, Голубой = Друкера – Прагера. |
Модель Друкера – Прагера для полимеров
Модель Друкера – Прагера использовалась для моделирования таких полимеров, как полиоксиметилен и полипропилен. Для полиоксиметилена предел текучести является линейной функцией давления. Однако полипропилен показывает квадратичную зависимость предела текучести от давления.
Модель Друкера – Прагера для пен
Для пен в модели GAZT используется
где - критическое напряжение разрушения при растяжении или сжатии, - плотность пены, а - плотность основного материала.
Расширения изотропной модели Друкера – Прагера
Критерий Друкера – Прагера также может быть выражен в альтернативной форме
Дешпанде– Критерий текучести Флека или критерий текучести изотропной пены
Критерий текучести Дешпанде – Флека для пен имеет форму, приведенную в уравнении выше. Параметры для критерия Дешпанде – Флека:
где - параметр, определяющий форму поверхности текучести, а - предел текучести при растяжении или сжатии.
Анизотропный критерий текучести Друкера – Прагера
Анизотропной формой критерия текучести Друкера – Прагера является критерий текучести Лю – Хуанга – Стаута. Этот критерий текучести является расширением обобщенного критерия текучести Хилла и имеет вид
Коэффициенты равны
где
и являются одноосными напряжения текучести при сжатии в трех основных направлениях анизотропии, - одноосные напряжения текучести при растяжении и - напряжения текучести при чистом сдвиге. Выше предполагалось, что величины положительны и отрицательны.
Критерий текучести Друкера
Критерий Друкера – Прагера не следует путать с более ранним критерием Друкера, который не зависит от давления (). Критерий доходности Друкера имеет вид
где - второй инвариант девиаторного напряжения, - третий инвариант девиаторного напряжения, - константа, которая находится между -27/8 и 9 / 4 (чтобы поверхность текучести была выпуклой), - константа, которая изменяется со значением . Для , где - предел текучести при одноосном растяжении.
Анизотропный критерий Друкера
Анизотропной версией критерия текучести Друкера является критерий текучести Казаку – Барлата (CZ), который имеет вид
где являются обобщенными формами девиаторного напряжения и определяются как
Критерий текучести Казаку – Барлата для плоского напряжения
Для тонких листовых металлов напряженное состояние можно аппроксимировать как плоское напряжение. В этом случае критерий текучести Казаку – Барлата сводится к его двумерной версии с
Для тонких листов металлов и сплавов параметры критерия текучести Казаку – Барлата равны
Таблица 1. Параметры критерия текучести Казаку – Барлата для листовых металлов и сплавовМатериал | | | | | | | | | | | |
---|
6016-T4 алюминий Сплав | 0.815 | 0.815 | 0.334 | 0.42 | 0.04 | -1.205 | -0,958 | 0,306 | 0,153 | -0,02 | 1,4 |
---|
Алюминиевый сплав 2090-T3 | 1,05 | 0,823 | 0,586 | 0,96 | 1,44 | 0,061 | -1,302 | -0,281 | -0,375 | 0,445 | 1,285 |
---|
См. Также
Ссылки
- ^Друкер, округ Колумбия и Прагер, У. (1952). Механика грунта и пластический анализ для расчета пределов. Quarterly of Applied Mathematics, vol. 10, вып. 2. С. 157–165.
- ^https://www.onepetro.org/conference-paper/SPE-20405-MS
- ^Абрат, С. (2008). Критерии текучести или разрушения ячеистых материалов. Журнал сэндвич-структур и материалов, вып. 10. С. 5–51.
- ^Гибсон, Л.Дж., Эшби, М.Ф., Чжан, Дж. И Триантафиллиоу, Т.С. (1989). Поверхности разрушения ячеистых материалов при многоосных нагрузках. I. Моделирование. Международный журнал механических наук, вып. 31, нет. 9. С. 635–665.
- ^В. С. Дешпанде, и Флек, Н. А. (2001). Многоосный предел текучести пенополимеров. Acta Materialia, т. 49, нет. 10. С. 1859–1866.
- ^где - количество, используемое Deshpande – Fleck
- ^Лю К., Хуанг Ю. и Стаут М.Г. (1997). Об асимметричной поверхности текучести пластически ортотропных материалов: феноменологическое исследование. Acta Materialia, т. 45, нет. 6, pp. 2397–2406
- ^Друкер Д. К. (1949) Связь экспериментов с математическими теориями пластичности, Journal of Applied Mechanics, vol. 16. С. 349–357.
- ^Cazacu, O.; Барлат, Ф. (2001), «Обобщение критерия текучести Друкера на ортотропию», Mathematics Mechanics of Solids, 6(6): 613–630.