[科普中国]-流动规则

简介

流动规则，是弹塑性理论中一个概念，用以确定塑性应变增量向量的方向的规则或者确定塑性应变增量各分量的比例关系，塑性应变增量向量正交于塑性势面。这一规则的实质是假设在应力空间中一点的塑性应变增量的方向是惟一的，即只与该点的应力状态有关，与施加的应力增量方向无关。

土的弹塑性模型理论统一本构模型方法是从材料的宏观和微观两方面入手，将宏观和微观相结合的研究方法。统一本构模型应用热力学内变量理论，将材料的宏观变形与代表材料微观结构变化的内变量相结合，能够很好地反应材料的各种变形和记录应力历史1。统一本构理论摒弃了传统的屈服面理论，连续地描述材料的变形过程，能够更准确地反映材料各种变形之间的联系。研究如何根据弹塑性理论建立土的本构模型的理论。将土的应变分为可回复的弹性应变和不可回复的塑性应变两部分，分别采用弹性理论和塑性增 量理论计算。塑性增量理论包括三个部分： ①土的屈服面理论，屈服面是应力六维空间中的五维表面。屈服面通常是凸的，屈服面内部的应力状态是弹性的。当应力状态位于表面上时，材料被称为已经达到其屈服点，并且材料据说已经变成塑料。材料的进一步变形会导致应力状态保持在屈服面上，即使表面的形状和尺寸随着塑性变形的发展而发生变化。这是因为位于屈服面之外的应力状态在速率无关塑性方面是不允许的，尽管不是在某些粘塑性模型中；②土的流动规则理论；③土的加工硬化理论，决定一个给定的应力增量引起的塑性应变增量的一条准则。

塑性形变塑性是指材料或物体在受力时，如应力超过屈服点后仍能继续形变而不立刻发生断裂，当外力撤消后，仍有部分剩余的永久性形变，不能恢复原来大小和形状的性质。塑性的大小通常以延伸率或断面的收缩率来度量。任何物体在外力作用下都会发生形变，当形变不超过某一限度时，撤走外力之后，形变能随之消失，这种形变称为弹性形变。如果外力较大，当它的作用停止时，所引起的形变并不完全消失，而有剩余形变，称为塑性形变。工程材料受到应力的作用，都会产生应变。当应力较小时，将产生弹性应变，即符合应力与应变成正比关系（虎克定律）的应变，这种应变在应力消失时也随之消失。当应力增大到一定值后，应力与应变不再成正比关系，应力消失后将留下永久性的变形，称为塑性应变。金属在产生塑性应变时，伴随应变硬化。例如反复弯曲一根铁丝时，会感到越弯越硬，最后直至塑性消失而断裂。金属原子依金属键结合，在常温下具有塑性应变的能力。工程上有多种方法利用金属的塑性变形能力，使金属制件成形，同时还可提高制件的强度和硬度。这种通过金属塑性应变产生的硬化，称之为应变硬化或加工硬化。以经典塑性力学的增量理论(亦称为流动理论)为基础的塑性模型，是描述材料在塑性状态时应力与应变速度或应变增量之间关系的理论。增量理论是在正交法则和屈服面概念的基础上建立起来的，包括理想弹塑性模型和应变强化塑性模型。理想弹塑性模型建立在理想弹塑性理论基础上，用于计算混凝土块、梁、板等结构的破坏荷载。在这种模型中， 钢筋混凝土非线性不可恢复的力学特性，可以用理想塑性材料模拟，以理想塑性流动曲面作为在多轴应力状态下混凝土的破坏判别依据。但是，理想塑性材料模拟也不能反映滑移和微裂的影响，不能表达应变强化和裂后峰值现象。