Теория на пластичността
Теорията на пластичносттае клон на механиката на непрекъснатата среда, чиито задачи са да определят напреженията и преместванията в деформируемо тяло извън границите на еластичност. Строго погледнато, в теорията на пластичността се приема, че състоянието на напрежение зависи само от пътя на натоварване в пространството на деформация и не зависи от скоростта на това натоварване. Отчитането на скоростта на натоварване е възможно в рамките на по-обща теория на вископластичността.
Теорията за пластичност на металите и полимерите е намерила широко приложение в машиностроенето, където често е необходимо да се вземе предвид деформацията на части и детайли извън границите на еластичност, което позволява да се идентифицират допълнителни ресурси на здравина на конструкцията. В технологичните процеси за производство на някои конструктивни елементи са предвидени специални операции, които позволяват чрез пластична деформация да се увеличи носещата способност на частите в границите на еластичност. Теорията за пластичността на почвите и скалите се използва в геологията, както и при проектирането на конструкции.
Съдържание
Понастоящем са известни голям брой различни версии на теориите за пластичност, които се различават по избора на лежащите в основата им отношения, които определят поведението на средата.
Деформационна теория на пластичността
Теорията на деформацията се развива активно от академик А. А. Илюшин. В рамките на деформационната теория на пластичността тялото се идеализира като нелинейно еластично тяло. По-специално, за дадено състояние на деформация, състоянието на напрежение не зависи от специфичен път на натоварване в пространството на деформация.
Предимствата на теорията са в нейната простота и възможността за прогнозиране на максималните сили при условия на монотонно пропорционално натоварване.
Недостатъците на теорията са в неприложимостта й при евентуална промяназнак за натоварване, както и при сложно натоварване. Теорията не е подходяща за описание на следните явления:
- локализиране на деформации (по-специално образуване на шийка);
С развитието на компютърните технологии и числените методи на механиката на континуума, теорията на деформацията беше изместена от по-напреднала теория от типа на потока.
Теории за типа поток
В рамките на теориите от тип поток тензорът на деформацията се разделя на еластични и пластични компоненти. В този случай напреженията се описват с еднозначна функция на еластичните деформации, а увеличенията на пластичните деформации или скоростите на пластични деформации зависят от напреженията. При формулирането на конститутивните отношения съществува голяма свобода при избора между различните подходи.
Предимствата на теорията за типа поток са в нейната универсалност. Някои модели на пластичност, изградени в рамките на тази теория, са подходящи за адекватно описание на следните явления:
С помощта на подходящи модели е възможно да се определи моментът на локализиране на деформациите. Освен това моделите от тази група позволяват обобщения, за да се вземат предвид следните ефекти, наблюдавани по време на пластични деформации:
— вискозитет, пълзене и релаксация;
— материални щети и отказ от умора;
— нагряване на материала и зависимост на пластичните свойства от температурата;
В момента се работи за създаване на модели на теорията на пластичността за метали с памет на формата, както и модели, които отчитат промените в микроструктурата (усъвършенстване на зърната, еволюция на дислокационни структури) по време на тежка пластична деформация.
— За да се калибрират модели, които отчитат голям брой ефекти, са необходими многобройни и сложни експерименти.
— В случай на големи деформации, отделянедеформацията на еластични и нееластични компоненти не може да се извърши еднозначно.
Към днешна дата по-голямата част от моделите на пластичност, предлагани от съвременните търговски компютърни системи, са модели от тип поток. Тези модели се комбинират добре с метода на крайните елементи (МКЕ), който е стандарт в практиката на инженерните изчисления за якост.
Теория на плъзгащата пластичност
От 50-те години на миналия век в СССР е разработена теорията за пластичността, основана на концепцията за приплъзване.
Според някои изследователи тази теория има редица съществени предимства пред „класическите“ теории за пластичността. По този начин експерименталното определяне на повърхността на провлачване изисква точно фиксиране на момента на възникване на пластична деформация, което в действителност е невъзможно да се осъществи.
Следователно, когато се изгражда теория на пластичността, е по-естествено да се изхожда не от условието за пластичност (повърхност на провлачване), а от зависимостите между напреженията и деформациите, които експериментът дава. Този подход, разработен от А. А. Илюшин в продължение на три десетилетия, се допълва от изграждането на опростен механизъм на пластична деформация („приплъзване“). В тази посока са известни трудовете на съветските академични школи В. В. Новожилов, Е. И. Шемякин, М. Я. Леонов.
Специализираното научно списание по теория на пластичността е International Journal of Plasticity.
Освен това проблемите на приложното формоване се обсъждат в специализираното списание International Journal of Material Forming.
Трудове по теория на пластичността, наред с други трудове по механика, са публикувани в редица български списания с по-широка насоченост: Приложна механика и техническа физика, Приложна математика и механика,Механика на твърдото тяло.