《第3章工程材料的本构关系课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第3章工程材料的本构关系课件（50页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第3章 工程材料的本构关系,1.概述 描述工程材料作用与其作用效应之间的数学表达式称为材料的本构关系或本构方程。 连续介质模型：将微观上由无数分子组成的物体在宏观上视作由大量质点组成的连续介质。即质点具有宏观充分小、微观充分大的特点。,第3章,1,弹性、塑性和粘性是连续介质的三种基本性 质。理想的弹性模型、理想的塑性模型（刚 塑性模型）和理想的粘性模型是分别与这三种 性质相应的理想模型。 迄今建立的工程材料的本构模型主要有： 弹性模型； 弹塑性模型； 粘弹塑性模型； 损伤模型； 内蕴时间塑性模型。,第3章,2,在线弹性力学分析中，均假定材料的本构 关系为理想的线弹性体，即符合虎克定律。 材料本
2、构关系的非线性将导致结构的受力 行为表现出非线性，这种非线性称为结构 的物理非线性或材料非线性。,第3章,3,2. 材料的弹性、塑性、粘性 以及线性和非线性,材料的弹性和塑性,第3章,4,应力为时的总应变， e +pe弹性变形，卸载后可恢复的变形；p塑性变形，卸载后不可恢复的变形。,材料的弹性变形与加载过程和时间无关。 材料的塑性变形与时间无关，但与加载 过程有关。,第3章,5,材料的粘性,粘性是流体的基本特性。 当流体一旦运动，流体内部就具有抵抗剪切变形的特性，流体内部以内摩擦力的形式抵抗流层之间的相对运动，流体的这种特性即为运动流体的粘性。 固体材料的粘性反映的是固体材料内部质点的粘性流动
3、。 材料的粘性变形是指受力后材料产生的不可回复的且与时间有关的变形。,第3章,6,弹性材料,线弹性材料 非线性弹性材料,第3章,7,塑性材料理想(刚)塑性材料,第3章,8,弹塑性材料,第3章,9,理想的弹塑性模型 线性强化的弹塑性模型,第3章,10,粘性材料,理想粘性材料,第3章,11,粘弹性材料,线性粘弹性材料,第3章,12,非线性粘弹性材料,第3章,13,粘塑性和粘弹塑材料,当材料仅在塑性阶段才表现出明显粘性时，称为粘塑性材料；当材料在弹性阶段和塑性阶段均表现出明显粘性时，称为粘弹塑性材料。,第3章,14,三种基本元件,弹性元件Hooke 体或弹簧元件； 塑性元件St. Venant 体或
4、滑块元件； 粘性元件Newton 体或阻尼元件。,第3章,15,第3章,16,三种基本元件中的两个或三个的不同组合 即可刻划出不同的本构关系。,第3章,17,3.混凝土单向受压时的本构关系,第3章,18,混凝土强度等级越高，线弹性段越长，峰值应变也有所增大。但高强混凝土中，砂浆与骨料的粘结很强，密实性好，微裂缝很少，最后的破坏往往是骨料破坏，破坏时脆性越显著，下降段越陡。,不同强度混凝土的应力应变关系曲线特征,-,第3章,19,采用无量纲坐标x=e/e0，y=s/fc，,混凝土应力-应变全曲线的几何特征,第3章,20,混凝土的弹性模量,原点切线模量,割线模量,瞬时切线模量,弹性系数n 随应力增
5、大而减小： n =10.5,第3章,21,Hognestad 建议的应力-应变曲线,第3章,22,Rush 建议的应力-应变曲线,第3章,23,孙文达建议的公式,第3章,24,混凝土结构规范（GB50010-2002)应力-应变关系-1,第3章,25,第3章,26,过镇海提出的应力-应变全曲线表达式,a=Es/E0， E0为初始弹性模量； Es为峰值点时的割线模量， 为满足条件和，一般应有1.5a3；ac 为下降段参数,第3章,27,Saenz 建议的公式,第3章,28,第3章,29,Desayi 建议的公式,第3章,30,Sargin 建议的公式,第3章,31,梅村魁 建议的公式,第3章,3
6、2,4.混凝土单向受拉时的本构关系,第3章,33,Hillerborg 建议的双折线式,第3章,34,朱伯龙 建议的公式,第3章,35,刘南科 建议的公式,第3章,36,混凝土结构设计规范（GB500102002） 建议的公式,第3章,37,线性式,第3章,38,双折线式1,第3章,39,双折线式2,第3章,40,5.钢筋受拉和受压时的本构关系,第3章,41,有明显屈服点钢筋（软钢）的实测应力-应变曲线,a 为比例极限，s =Ese,a 为弹性极限,de为强化段,b 为屈服上限,c 为屈服下限，即屈服强度 fy,cd为屈服台阶,e为极限抗拉强度 fu,第3章,42,有明显屈服点钢筋（软钢）应力
7、-应变关系的数学模型 一般可采用双线性理想的弹塑性关系或线性强化 的弹塑性关系,第3章,43,带线性强化的弹塑性关系,第3章,44,带屈服平台和线性强化段的弹塑性关系,第3章,45,无明显屈服点钢筋（硬钢）的应力应变曲线,a点：比例极限，约为0.65fu a点前：应力-应变关系为线弹性 a点后：应力-应变关系为非线性，有一定塑性变形，且没有明显的屈服点 条件屈服点0.2，残余应变为0.2%所对应的应力 规范取0.20.85fu,第3章,46,Ramberg-Osgood 曲线,第3章,47,黄成若 等 建议的曲线,第3章,48,Blakeley 建议的曲线,第3章,49,工程材料的本构关系述评 本构关系模型及数学表达形式； 多轴受力下材料的本构关系及破坏准则； 重复加载下材料的本构关系及破坏准则； 反复加载下材料的本构关系及破坏准则； 高速加载（冲击荷载）下材料的本构关系 及破坏准则。,第3章,50,
