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为什么当前在强度准则研究领域中会出现多种理论并存的局面

已有 1852 次阅读 2020-6-1 21:26 |系统分类:论文交流

提出并形成一个物理概念清晰、理论模型统一,而且又能灵活地适用于众多材料和不同应力状态的统一强度理论,是工程界及力学界长期以来的共同期盼。但由于强度准则不仅和材料在发生屈服或破坏前后的性能、而且还和促使材料发生屈服或破坏的应力(或应变)状态有关,另外还由于材料屈服或破坏前后性能的多样性(这种多样性在某些条件下还与应力(或应变)状态有关)、以及促使材料发生屈服或破坏的可能应力(或应变)状态组合的无穷性,这就使强度准则的情况变得十分复杂。以致一些在通常情况下具有不同性能的材料有可能会服从同一种强度理论;而对同一种材料而言却也可能会因应力(或应变)状态不同而需采用不同的强度理论。显然,面对这样复杂的情况,仅采用传统的“通过实验观察屈服或破坏现象,然后提出假设”的建立强度准则的方法,只能导致目前在强度理论研究领域中多种理论(假设)并存的局面。因为上述传统的建立强度准则的“唯象学”方法,没有一个统一的理论框架,以致按此方法建立的各种准则虽然都能得到某些实验结果的支持,但也存在很大的局限性。它们通常一种准则只适用于某一类型的特定材料,对应力(或应变)状态的取值范围也有一定的限制,并且众多的准则之间也彼此没有联系,这样就造成了“每一种理论都有一定的道理,但又彼此不能兼容和替代”以致多种理论并存的局面。按笔者在<科学网>博客中的最小耗能原理与强度理论”博文及文献[12]提出的建立强度准则的新思路来建立准则,虽然对于不同性能的材料、不同的应力(或应变)状态,也会得到不同的强度准则的具体表达式。但按此新思路建立的新准则系列,却除了具有相同的物理意义、统一的理论框架并能同时反映前述“三因素”对材料强度的影响之外,各准则之间还具有“兼容性”,所有这些显然正是我们所期盼的。需要指出的是,由于按此新思路建立的都是“能量型”准则,因此新准则系列体系除了能“兼容”也属“能量型”准则的Mises准则外,却无法“兼容”其它各种“应力型”或“应变型”准则(例如按新思路是无法导出第一、第二强度理论和最大剪应力理论的),尽管在已知本构关系的条件下,“能量型”准则总是可以或者用应力、或者用应变来表示,但由于“能量型”准则与“应力型”及“应变型”准则具有完全不同的物理意义,因此,新准则体系无法与现有的“应力型”或“应变型”准则实现“兼容”。

 

 

参考文献

[1] 周筑宝. 最小耗能原理及其应用. 北京: 科学出版社, 2001.

[2] 周筑宝, 唐松花. 最小耗能原理及其应用(增订版). 长沙: 湖南科学技术出版社, 2012.




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