在现代工程和物理科学研究中,材料的力学行为是核心内容之一。其中,塑性和粘塑性理论是理解材料在不同加载条件下的变形和流动行为的关键。本篇综述文章回顾了关于塑性理论和粘塑性理论的一些基础理论,主要内容可归纳如下:
1. 固体力学和塑性理论:固体力学是研究物体在外力作用下的变形和运动规律的科学。塑性理论是固体力学的一个分支,它主要关注材料在超过屈服极限后的非弹性行为。塑性变形是指在外力作用下,材料发生永久变形而不伴随显著的应力增加。
2. 应变硬化和松弛现象:应变硬化是指材料在塑性变形过程中,由于内部微观结构的改变导致材料强度的增加。而松弛现象通常与粘塑性行为相关,指的是材料在恒定应变条件下,应力随时间逐渐减小的现象。
3. 循环应变下的材料行为:在低应变循环条件下,金属等材料的力学响应通常是研究的重点。在这样的条件下,材料可能会表现出复杂的力学行为,如循环硬化或软化。
4. 连续体假设:在宏观尺度上,通常采用连续体方法来简化分析。连续体假设意味着材料的代表性体积元素(RVE)被视为受到近似均匀的宏观应力。这一假设等同于忽略了RVE内部的局部应力和应变的不均匀性,而是采用平均量来描述材料行为。
5. 内部变量的引入:在非弹性分析中,除了时间外,还需要引入额外的内部变量来描述材料复杂的非线性行为。这些内部变量可能与材料的微观结构变化有关,它们通过间接的方式,反映了局部异质性的影响。
6. 局部状态假设:局部状态假设属于连续体热力学的范畴,它假定材料的局部状态可以通过一些局部变量来描述。在这种框架下,可以考虑材料的温度、应变率等因素对其行为的影响。
7. 常用的塑性理论模型:本文中作者和合作者在过去30年中发展的显式模型,为金属等材料的宏观非弹性本构方程的开发提供了基本概念和假设。
8. 理论框架的总结与讨论:综述文章不仅限于回顾已有的理论,还包括了对一些新的理论框架的总结和讨论,并与先前的理论进行了比较,分析了新框架可能提供的潜在新能力。
通过这篇综述文章,读者可以了解到塑性和粘塑性理论在现代固体力学中的重要性,以及如何通过连续体假设来简化复杂问题,同时理解和预测材料在不同条件下的力学行为。这些理论对于结构分析、材料选择、工程设计以及预测材料在极端条件下的性能具有重要作用。