弹塑性力学在工程中的应用

弹塑性力学在工程中的应用摘要：文章先简单介绍了弹性力学相关内容，随后介绍了实际建设工程中弹性力学的有效应用，包括材料中的弹性力学以及结合弹性力学解析工程构件内力变形，希望能给相关人士提供有效参考。关键词：弹性力学；工程应用；弹性分析引言：弹性力学相关理论知识在实际工程建设中具有重要作用，应用范围十分广泛，同时也是工程建设中分析问题的核心手段，通过针对弹性力学相关内容进行系统研究，方便在后期工程建设中发挥出应有的作用。一、弹性力学分析弹性和塑性属于固体力学中的一种分支，弹性和塑性理论主要任务为，通常基于实验室材料变形力学条件下，结合科学严谨数学方法针对不同形状相关变形固体与外部荷载下形成的位移、应变和应力进行研究。弹塑性理论主要研究对象为弹性体，主要是基于给定温度下，某种物体存在应变和应力单值关系，和时间元素之间没有太大联系。外力消失后，应变也会消失，相关物体能够迅速恢复到原有状态，此外物体内部应力也将彻底消失。弹塑性理论广泛应用于工程领域当中，搭配杆件变形、位移、形成内力相关分析判断结构以及有限元软件实施分析，准确判断其安全性，和耐久性［1］。基于外力影响下，物体会出现变形和出现应力，主要是物体内各个元素相对位置产生一定变化，在该种变化下，便会出现试图恢复到初始状态的附加作用力，能够对物体受力后各个部位内力以及变形力学量应变或应力进行描述。此次主要以应力矢量以及某点应力状态为例。比如把某个受并平衡力作用下的物体某一平面A划分为两部分，分别是A、B,具体如图1所示：图1应力分析假如移除B部分，B对A形成的作用便会被B对A部分某些作用力所取代，该种力在去除B之前，主要是物体内部AB之间于C截面中的内力，属于分布力。如果在C面中提取P点小面积元素S,至于S中内力矢量主要是F,内力平均集度便是F/S，如果促进S不断缩小，使其趋向于P点，于连续内力分布下，F/S便会趋于极限。二、材料中的弹性力学（一）砂浆弹塑性在三轴围压下的损伤变形水泥砂浆属于一种不含粗骨料的混凝土材料，其广泛应用于工程建设当中，能够影响工程建设质量，为此人们对于水泥砂浆力学性能的重视程度也逐渐提升。砂浆材料属于类岩石材料，通过三轴围压条件下的表现出来的力学行为能够反映出该种材料的应用性质。大量实验工作证明，材料的应力状态会对各种脆性材料自身力学性能产生直接影响。通常条件下，市场中的大部分脆性材料基于低围压或单轴加载条件下，会突出一种脆性特征。同时在材料所受围压持续扩大条件下，试件整体应用韧性以及材料强度也得到了有效提升。但是，结合当下研究现状分析，很少有人研究关于三轴压缩条件下的砂浆材料力学反应，所以相关研究成果也相对不足，通过分析模拟层面，主要是以唯象模型为基础，结构信息不足，材料内相关结构变化以及模型结构之间的联系性不足。所以结合微观物理机制，创建模型，对三轴压缩条件下，相关砂浆材料所反映出来的力学反应进行系统研究，对于工程建设发展也具有极为重要的作用。砂浆弹塑性变形损伤相关研究工作主要是以CAUCHY-BORN准则以及对泛函数作为基础准则，从而将弹簧体积构元以及束构元抽象出来，集合构元两种力学反应，形成材料弹性损伤相关本构关系。同时结合弹塑性变形中的滑移机制，呈现出滑移构元，得出材料塑性本构关系可以选择引用分解变形机制，从而获得三种构元描述下的弹塑性损伤本构联系。基于相关应变条件下，本构关系在弹塑性损伤中的迭代流程。结合材料细观变形，对材料在周围增压情况下出现承载力加大现象进行合理解释，进而有效验证弹塑性理论在非比例加载中的处理问题。比如在某一点应力问题中，进行分析时，无需引入体力和应力增量，因其和应力比较起来属于一种小量。（二）钢筋锈胀力计算在弹塑性基础上，把钢筋混凝土当成一种半脆性材料，将壁厚圆环内部直径为R以及外半径为（R+r）作为目标研究对象，联系厚壁简原理，将材料看做为体积无法压缩，在钢筋锈蚀下，外部混凝土受到挤压，通过弹性、弹塑性以及塑性三种阶段。因为混凝土属于非均质性，因此于开裂前，容易出现塑性问题，而裂缝问题主要诞生于弹塑性环节当中，弹塑性阶段内，弹性区以及弹塑性区之间交互应力将会达到最高值［2］。三、结合弹塑性力学针对工程构件内力变形进行系统分析（一）钢筋混凝土相关壳体结构的弹性分析壳体结构主要是曲面形板以及边缘构件所形成的空间结构。壳体结构的空间传力性能相对较好，可以通过通过较低构件厚度形成一种大刚度和高承载力的承重结构，在对大跨度空间进行围护以及覆盖过程中无需中间支柱，兼具围护结构以及承重结构双重功能，能够有效减少材料浪费，节约资源。壳体结构可以成为不同形状，充分满足不同工程造型需求，所以受到了工程结构建设中的广泛欢迎，适用于工程结构衬砌、中小跨度的屋面板以及较大跨度的建筑顶盖。壳体结构理论相关假定：第一，薄膜理论大都应用到壳体结构当中，结合弯曲效应相关理论，能够对结构不连续部分以及荷载不连续局部区域内出现的不连续应力进行准确分析。壳体结构基础方程主要包括几何方程、物理方程以及平衡方程，其中几何方程主要是借助正交曲线坐标，联系理论基础假设，通过正交曲线坐标下弹性体相关集合方程，能够有效推导薄壳几何方程，共有三个方程。物理方程主要是联系壳体理论第三种基础假设，不涉及Z轴中应力对变形影响，把内力通过中面形变量以及积分推导后便能够获得薄壳关于内力的物理方程表达式，结合相应的表达式，能够了解到薄壳体内，薄膜力所引发的应力主要是顺着壳厚均匀分散，扭矩和弯矩所形成的弯矩应力主要是顺着厚度实施直线分布。平衡方程中，基于曲线坐标系内，结合壳微元进行考虑，同时把外荷载进行折算转化为单位中面面积荷载。（二）简支梁中的自由杆弹塑性撞击柔性结构相关弹塑性撞击普遍出现于各个工程领域当中，而相关问题研究在工程领域内属于一种长期就重要性任务。结合弹塑性理论，分析自由杆件的弹塑性撞击，在多次撞击分离中，应用单轴压结模型进行分析，推导接触区内弹塑性接触行为，进而得出弹塑性梁以及弹性杆件动力学方程，采取有限差分法实施解析，对弹性自由杆和弹塑性简支梁撞击过程中的动力学方程进行合理推导，随后结合有限差分法实施解析，对弹性自由杆和弹塑性简支梁撞击过程进行研究，最终发现撞击整个过程属于一种多次复杂的弹塑性过程，存在超出两个的明显撞区，各个撞区内撞击冲量具有重要影响能够影响撞击系数。撞击过程中所形成的纵向应力波于弹性杆件内能够进行反射与传播，对多次弹塑性撞击产生直接影响。结语：综上所述，在实际工程建设中，存在多种领域环节涉及到弹性力学，利用弹性力学相关理论能够对工程中的各种问题进行有效分析，并提出有效的解决方案，保障工程建设