กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 27 นาที

พื้นผิวผลผลิต

พื้น ผิวคราก เป็นพื้นผิวห้ามิติใน ปริภูมิความเค้น หกมิติ พื้นผิวครากมักจะเป็น พื้นผิว นูน และสถานะความเค้น ภายใน พื้นผิวครากจะเป็นแบบยืดหยุ่น เมื่อสถานะความเค้นอยู่บนพื้นผิว...

พื้นผิวผลผลิต

พื้นผิวที่ค่าคงที่, , มีค่าคงที่ แสดงในปริภูมิความเค้นหลัก

พื้นผิวครากเป็นพื้นผิวห้ามิติในปริภูมิความเค้น หกมิติ พื้นผิวครากมักจะเป็น พื้นผิว นูนและสถานะความเค้นภายในพื้นผิวครากจะเป็นแบบยืดหยุ่น เมื่อสถานะความเค้นอยู่บนพื้นผิว วัสดุจะถึงจุดครากและวัสดุจะกลายเป็นพลาสติกการเสียรูปเพิ่มเติมของวัสดุทำให้สถานะความเค้นยังคงอยู่บนพื้นผิวคราก แม้ว่ารูปร่างและขนาดของพื้นผิวอาจเปลี่ยนแปลงไปตามการเสียรูปพลาสติกที่เกิดขึ้นก็ตาม ทั้งนี้เนื่องจากสถานะความเค้นที่อยู่นอกพื้นผิวครากนั้นไม่สามารถเกิดขึ้นได้ในพลาสติกที่ไม่ขึ้นกับอัตราแม้ว่าจะเกิดขึ้นได้ในบางแบบจำลองของวิสโคพลาสติกก็ตาม[ 1 ]

พื้นผิวการคายตัวมักแสดงออกมาในรูปของ (และมองเห็นภาพใน) พื้นที่ ความเค้นหลักสามมิติ( ) พื้นที่สองหรือสามมิติที่ครอบคลุมโดยค่าคงที่ความเค้น ( ) หรือเวอร์ชันของ พื้นที่ความเค้น Haigh–Westergaardสามมิติดังนั้นเราอาจเขียนสมการของพื้นผิวการคายตัว (นั่นคือ ฟังก์ชันการคายตัว) ในรูปแบบ:

  • แรงเค้นหลักอยู่ที่ไหน
  • โดยที่คือค่าคงที่หลักแรกของความเค้นโคชี และคือค่าคงที่หลักที่สองและสามของส่วนเบี่ยงเบนของความเค้นโคชี
  • โดยที่เป็นเวอร์ชันที่ปรับขนาดของและและเป็นฟังก์ชันของ
  • โดยที่เวอร์ชันที่ปรับขนาดของและและคือมุมความเค้น[ 2 ]หรือมุม Lode [ 3 ]

ตัวแปรคงที่ที่ใช้ในการอธิบายพื้นผิวผลผลิต

พื้นผิวที่ค่าคงที่, , มีค่าคงที่ แสดงในปริภูมิความเค้นหลัก

ค่าคงที่หลักแรก ( ) ของความเค้นโคชี ( ) และค่าคงที่หลักที่สองและสาม ( ) ของ ส่วน เบี่ยงเบน ( ) ของความเค้นโคชีถูกกำหนดดังนี้:

โดยที่ ( ) คือค่าหลักของ, ( ) คือค่าหลักของ, และ

เมท ริกซ์เอกลักษณ์อยู่ที่ไหน

โดยทั่วไปแล้ว ชุดปริมาณที่เกี่ยวข้อง ( ) จะถูกใช้เพื่ออธิบายพื้นผิวผลผลิตสำหรับวัสดุเสียดทานที่มีความเหนียวแน่นเช่น หิน ดิน และเซรามิก โดยจะกำหนดดังนี้

โดยที่คือความเค้นสมมูลอย่างไรก็ตาม ความเป็นไปได้ที่ค่า จะเป็นลบและค่าจินตนาการที่เกิดขึ้นทำให้การใช้ปริมาณเหล่านี้ในทางปฏิบัติเป็นปัญหา

ชุดค่าคงที่ที่เกี่ยวข้องอีกชุดหนึ่งซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายคือ ( ) ซึ่งอธิบายระบบพิกัดทรงกระบอก ( พิกัด Haigh–Westergaard ) โดยกำหนดดังนี้:

ระนาบ นี้ยังเรียกว่าระนาบเรนดูลลิกมุมนี้เรียกว่ามุมความเค้น ค่านี้บางครั้งเรียกว่าพารามิเตอร์โลด[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]และความสัมพันธ์ระหว่างและได้รับการเสนอครั้งแรกโดยโนโวซิลอฟ วีวี ในปี 1951 [ 7 ]ดูเพิ่มเติมที่[ 8 ]

ความเค้นหลักและพิกัด Haigh–Westergaard มีความสัมพันธ์กันโดย

คำจำกัดความที่แตกต่างกันของมุม Lode สามารถพบได้ในเอกสาร: [ 9 ]

ในกรณีนี้ ความเค้นหลักที่เรียงลำดับ (โดยที่) จะมีความสัมพันธ์กันโดย[ 10 ]

หมายเหตุข้อมูลที่ว่า Chakrabarty กำหนดมุมโหมดความเค้นเฉือนด้วย sin(3Teta) นั้นไม่ถูกต้อง (เท็จ) Chakrabarty ใช้พารามิเตอร์ Lode ที่มีเครื่องหมายตรงข้ามกับที่ปรากฏในเอกสารต้นฉบับของ Lode จากปี 1926 ดูหน้า 59 สูตร (3) ในหนังสือ «Chakrabarty, Jagabanduhu; 2006, Theory of Plasticity: Third edition, Elsevier, Amsterdam.» จริงๆ แล้ว Chakrabarty ได้กำหนดมุมของโหมดความเค้นเฉือนด้วย -sin(3Teta) เช่นเดียวกับที่เคยทำเป็นครั้งแรกที่ VV Novozhilov ในงานของเขาตั้งแต่ปี 1951, Novozhilov VV, «O связи между напряжениями и деформациями в нелинейно упругой среде» (เกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่างความเค้นและความเครียดในสื่อยืดหยุ่นที่ไม่เป็นเชิงเส้น), Прикладная математика и механика, 1951, p. 183-194; https://pmm.ipmnet.ru/ru/get/1951/15-2/183-194 งานชิ้นแรกที่นำเสนอข้อโต้แย้งและการอภิปรายอย่างมีเหตุผลว่าเหตุใดจึงควรและมีประโยชน์ในการกำหนดมุมโหมดความเค้นเฉือนด้วยฟังก์ชัน sin(.) โดยไม่คำนึงถึงเครื่องหมายของมุม theta คืองานของ Ziolkowski เรื่อง «Parametrization of Cauchy Stress Tensor Treated as Autonomous Object Using Isotropy Angle and Skewness Angle» จากปี 2022 https://et.ippt.pan.pl/index.php/et/article/view/2210 ซึ่งอธิบายว่าการนำคำจำกัดความของมุมโหมดความเค้นเฉือนด้วยฟังก์ชัน sin(.) มาใช้ในทางกายภาพหมายถึงการยอมรับการเฉือนบริสุทธิ์เป็นสถานะอ้างอิงในการเปรียบเทียบและมีการอธิบายว่าเหตุใดจึงมีประโยชน์มาก[ 11 ]

ตัวอย่างของพื้นผิวผลผลิต

ในทางวิศวกรรมมีพื้นผิวผลผลิตที่แตกต่างกันหลายแบบ และแบบที่นิยมใช้มากที่สุดมีดังต่อไปนี้

พื้นผิวผลผลิตเทรสก้า

เกณฑ์การครากของ Tresca ถือเป็นผลงานของHenri Tresca [ 12 ] นอกจากนี้ยังรู้จักกันในชื่อทฤษฎีความเค้นเฉือนสูงสุด (MSST) และเกณฑ์ Tresca–Guest [ 13 ] (TG) เกณฑ์ Tresca จะแสดงออกมาในรูปของความเค้นหลักดังนี้

ค่าความแข็งแรงครากในแนวเฉือนอยู่ที่ใด และค่าความแข็งแรงครากในแนวดึงอยู่ ที่ใด

รูปที่ 1 แสดงพื้นผิวการคายตัวของ Tresca–Guest ในพื้นที่สามมิติของความเค้นหลัก เป็นปริซึมหกด้านที่มีความยาวอนันต์ หมายความว่าวัสดุจะยังคงอยู่ในสภาวะยืดหยุ่นเมื่อความเค้นหลักทั้งสามมีค่าใกล้เคียงกัน ( ความดันไฮโดรสแตติก ) ไม่ว่าจะถูกบีบอัดหรือยืดออกมากเพียงใด อย่างไรก็ตาม เมื่อความเค้นหลักตัวใดตัวหนึ่งมีค่าน้อยกว่า (หรือมากกว่า) ตัวอื่นๆ วัสดุจะเกิดการเฉือน ในสถานการณ์เช่นนี้ หากความเค้นเฉือนถึงขีดจำกัดการคายตัว วัสดุจะเข้าสู่สภาวะพลาสติก รูปที่ 2 แสดงพื้นผิวการคายตัวของ Tresca–Guest ในพื้นที่ความเค้นสองมิติ เป็นหน้าตัดของปริซึมตามระนาบ

รูปที่ 1: มุมมองพื้นผิวความเค้นหลักในแบบจำลอง Tresca–Guest ในพื้นที่ 3 มิติ
รูปที่ 2: พื้นผิวผลผลิต Tresca–Guest ในพื้นที่ 2 มิติ ( )

พื้นผิวผลผลิตของฟอน มิเซส

เกณฑ์การครากของฟอน มิเซส แสดงออกมาในรูปของความเค้นหลักดังนี้

จุดครากในการดึงแบบแกนเดียวอยู่ ที่ไหน

รูปที่ 3 แสดงพื้นผิวการคายตัวของฟอน มิเซสในปริภูมิสามมิติของความเค้นหลัก เป็นทรงกระบอก วงกลม ที่มีความยาวอนันต์ โดยมีแกนเอียงทำมุมเท่ากันกับความเค้นหลักทั้งสาม รูปที่ 4 แสดงพื้นผิวการคายตัวของฟอน มิเซสในปริภูมิสองมิติเมื่อเปรียบเทียบกับเกณฑ์ของเทรสกา-เกสต์ การตัดขวางทรงกระบอกฟอน มิเซสบนระนาบจะทำให้พื้นผิวการคายตัวมีรูปร่าง เป็นวงรี

รูปที่ 3: มุมมองของพื้นผิวการคายตัวของ Huber–Mises–Hencky ในพื้นที่ 3 มิติของความเค้นหลัก
รูปที่ 4: การเปรียบเทียบเกณฑ์ Tresca–Guest และ Huber–Mises–Hencky ในพื้นที่ 2 มิติ ( )

เกณฑ์ Burzyński-Yagn

เกณฑ์นี้[ 14 ] [ 15 ]ได้รับการกำหนดใหม่เป็นฟังก์ชันของโหนดไฮโดรสแตติกที่มีพิกัดและ

แสดงถึงสมการทั่วไปของพื้นผิวการหมุน ลำดับที่สองรอบ แกนไฮโดรสแตติก กรณีพิเศษบางกรณีได้แก่: [ 16 ]

  • กระบอกสูบ(แม็กซ์เวลล์ (1865), ฮูเบอร์ (1904), ฟอน มิเซส (1913), เฮนกี (1924))
  • กรวย(Botkin (1940), Drucker-Prager (1952), Mirolyubov (1953))
  • พาราโบลาลอยด์(Burzyński (1928), Balandin (1937), Torre (1947)),
  • ทรงรีที่มีจุดศูนย์กลางอยู่ที่ระนาบสมมาตร( เบลทรามิ (1885))
  • ทรงรีที่มีจุดศูนย์กลางอยู่ ที่ ระนาบสมมาตร(Schleicher (1926))
  • ไฮเปอร์โบโลอิดของแผ่นสองแผ่น(Burzynski (1928), Yagn (1931))
  • ไฮเปอร์โบโลอิดของแผ่นหนึ่งที่มีจุดศูนย์กลางอยู่ที่ระนาบสมมาตร, , (Kuhn (1980))
  • ไฮเปอร์โบโลอิดของแผ่นเดียว( Filonenko-Boroditsch (1960), Gol'denblat-Kopnov (1968), Filin (1975))

ความสัมพันธ์ระหว่างแรงอัด-แรงดึง และแรงบิด-แรงดึง สามารถคำนวณได้ดังนี้

อัตราส่วนปัวซองที่สภาวะดึงและอัดได้มาจากการใช้

สำหรับวัสดุที่อ่อนตัวได้ ข้อจำกัด

เป็นสิ่งสำคัญ การประยุกต์ใช้เกณฑ์สมมาตรเชิงการหมุนสำหรับการแตกหักแบบเปราะด้วย

ยังไม่ได้มีการศึกษาอย่างเพียงพอ[ 17 ]

เกณฑ์ Burzyński-Yagn เหมาะสำหรับวัตถุประสงค์ทางวิชาการ สำหรับการใช้งานจริง ควรนำค่าคงที่ตัวที่สามของตัวเบี่ยงเบนในกำลังคี่และคู่มาใช้ในสมการ เช่น[ 18 ]

เกณฑ์ฮูเบอร์

เกณฑ์ Huber ประกอบด้วยทรงรี Beltrami และทรงกระบอก von Mises ที่ปรับขนาดในปริภูมิความเค้นหลัก[ 19 ] [ 20 ] [ 21 ] [ 22 ]ดูเพิ่มเติมที่[ 23 ] [ 24 ]

โดยที่การเปลี่ยนผ่านระหว่างพื้นผิวในภาคตัดขวางนั้นสามารถหาอนุพันธ์ได้อย่างต่อเนื่อง เกณฑ์นี้แสดงถึง "มุมมองแบบคลาสสิก" เกี่ยวกับพฤติกรรมของวัสดุที่ไม่ยืดหยุ่น:

  • พฤติกรรมของวัสดุที่ไวต่อแรงกดสำหรับและ
  • พฤติกรรมของวัสดุที่ไม่ไวต่อแรงดันสำหรับ

เกณฑ์ของ Huber สามารถใช้เป็นพื้นผิวผลผลิตได้ โดยมีข้อจำกัดเชิงประจักษ์สำหรับอัตราส่วนปัวซองที่แรงดึงซึ่งนำไปสู่

เกณฑ์ Huber และเกณฑ์ Huber ที่ดัดแปลงแล้วในระนาบ Burzyński: การตั้งค่าตามสมมติฐานความเค้นปกติ ( ) เกณฑ์ von Mises ( ) แสดงไว้เพื่อเปรียบเทียบ C - การอัดแบบแกนเดียว, Cc - การอัดแบบสองแกนในความสัมพันธ์ความเค้น 1:2, CC - การอัดแบบสองแกนเท่ากัน, CCC - การอัดแบบไฮโดรสแตติก, S หรือ TC - แรงเฉือน, T - แรงดึงแบบแกนเดียว, Tt - แรงดึงแบบสองแกนในความสัมพันธ์ความเค้น 1:2, TT - แรงดึงแบบสองแกนเท่ากัน, TTT - แรงดึงแบบไฮโดรสแตติก

เกณฑ์ Huber ที่แก้ไขแล้ว[ 25 ] [ 24 ]ดูเพิ่มเติม[ 26 ]เปรียบเทียบ[ 27 ]

ประกอบด้วยทรงรีของชไลเชอร์ โดยมีข้อจำกัดของอัตราส่วนปัวซองที่จุดอัด

และทรงกระบอกที่มีการเปลี่ยนผ่านในหน้าตัดการตั้งค่าพารามิเตอร์ครั้งที่สองจะตามมาด้วยความสัมพันธ์ระหว่างการบีบอัด/การดึง

เกณฑ์ Huber ที่ปรับปรุงแล้วสามารถปรับให้เข้ากับข้อมูลที่วัดได้ดีกว่าเกณฑ์ Huber สำหรับการตั้งค่า ให้ทำตามนี้ และ

ควรเลือกใช้เกณฑ์ Huber และเกณฑ์ Huber ที่ปรับปรุงแล้วแทนเกณฑ์ von Mises เนื่องจากจะได้ผลลัพธ์ที่ปลอดภัยกว่าในบริเวณนั้น สำหรับการใช้งานจริง ควรพิจารณาค่าคงที่ตัวที่สามของตัวเบี่ยงเบน ในเกณฑ์เหล่านี้ [ 24 ]

พื้นผิวผลผลิตโมห์ร-คูลอมบ์

เกณฑ์การคราก (การแตกหัก) ของ Mohr–Coulombคล้ายกับเกณฑ์ของ Tresca โดยมีข้อกำหนดเพิ่มเติมสำหรับวัสดุที่มีความแข็งแรงครากด้านแรงดึงและแรงอัดแตกต่างกัน แบบจำลองนี้มักใช้ในการจำลองคอนกรีต ดินหรือวัสดุเม็ดเกณฑ์การครากของ Mohr–Coulomb สามารถแสดงได้ดังนี้:

ที่ไหน

และพารามิเตอร์และคือค่าความเค้นคราก (ความเค้นแตกหัก) ของวัสดุภายใต้แรงอัดและแรงดึงในแนวแกนเดียวตามลำดับ สูตรจะลดรูปเป็นเกณฑ์ของ Tresca ถ้า.

รูปที่ 5 แสดงพื้นผิวการครากของ Mohr–Coulomb ในพื้นที่สามมิติของความเค้นหลัก เป็นปริซึมทรงกรวยและกำหนดมุมเอียงของพื้นผิวทรงกรวย รูปที่ 6 แสดงพื้นผิวการครากของ Mohr–Coulomb ในพื้นที่ความเค้นสองมิติ ในรูปที่ 6 และถูกใช้แทนและตามลำดับ ในสูตร เป็นหน้าตัดของปริซึมทรงกรวยนี้บนระนาบของในรูปที่ 6 Rr และ Rc ถูกใช้แทน Syc และ Syt ตามลำดับ ในสูตร

รูปที่ 5: มุมมองพื้นผิวการครากของ Mohr–Coulomb ในพื้นที่ 3 มิติของความเค้นหลัก
รูปที่ 6: พื้นผิวผลผลิต Mohr–Coulomb ในพื้นที่ 2 มิติ ( )

พื้นผิวผลผลิต Drucker–Prager

เกณฑ์การครากของ Drucker –Pragerคล้ายกับเกณฑ์การครากของ von Mises โดยมีข้อกำหนดเพิ่มเติมสำหรับการจัดการกับวัสดุที่มีความแข็งแรงครากด้านแรงดึงและแรงอัดแตกต่างกัน เกณฑ์นี้มักใช้กับคอนกรีตซึ่งทั้งแรงดึงและแรงเฉือนสามารถกำหนดการแตกหักได้ เกณฑ์การครากของ Drucker–Prager สามารถแสดงได้ดังนี้

ที่ไหน

และคือค่าความเค้นครากแบบแกนเดียวในสภาวะอัดและดึงตามลำดับ สูตรจะลดรูปเป็นสมการของฟอน มิเซสถ้า

รูปที่ 7 แสดงพื้นผิวการคายตัวของ Drucker–Prager ในพื้นที่สามมิติของความเค้นหลัก เป็นรูปกรวย ปกติ รูปที่ 8 แสดงพื้นผิวการคายตัวของ Drucker–Prager ในพื้นที่สองมิติ โดเมนยืดหยุ่นรูปวงรีเป็นหน้าตัดของกรวยบนระนาบของ; สามารถเลือกให้ตัดกับพื้นผิวการคายตัวของ Mohr–Coulomb ที่จำนวนจุดยอดต่างกันได้ ทางเลือกหนึ่งคือการตัดกับพื้นผิวการคายตัวของ Mohr–Coulomb ที่จุดยอดสามจุดบนแต่ละด้านของเส้น แต่โดยทั่วไปมักเลือกตามธรรมเนียมให้เป็นจุดยอดในระบอบการบีบอัด[ 28 ]อีกทางเลือกหนึ่งคือการตัดกับพื้นผิวการคายตัวของ Mohr–Coulomb ที่จุดยอดสี่จุดบนแกนทั้งสอง (แบบแกนเดียว) หรือที่จุดยอดสองจุดบนแนวทแยง(แบบสองแกน) [ 29 ]เกณฑ์การคายตัวของ Drucker-Prager มักแสดงในรูปของความเหนียวแน่นของวัสดุและมุมเสียดทานด้วย

รูปที่ 7: มุมมองของพื้นผิวการคายตัวของ Drucker–Prager ในพื้นที่ 3 มิติของความเค้นหลัก
รูปที่ 8: มุมมองของพื้นผิวการคายตัวของ Drucker–Prager ในพื้นที่ 2 มิติของความเค้นหลัก

พื้นผิวผลผลิต Bresler – Pister

เกณฑ์การครากของเบรสเลอร์-พิสเตอร์เป็นส่วนขยายของเกณฑ์การครากของดรักเกอร์-พราเกอร์ที่ใช้พารามิเตอร์สามตัว และมีเงื่อนไขเพิ่มเติมสำหรับวัสดุที่เกิดการครากภายใต้แรงอัดไฮโดรสแตติก ในแง่ของความเค้นหลัก เกณฑ์การครากนี้สามารถแสดงได้ดังนี้

โดยที่เป็นค่าคงที่ของวัสดุ พารามิเตอร์เพิ่มเติมทำให้พื้นผิวการคายตัวมี หน้าตัด เป็นทรงรีเมื่อมองจากทิศทางตั้งฉากกับแกน ถ้าคือความเค้นคายตัวในการอัดแบบแกนเดียวคือความเค้นคายตัวในการดึงแบบแกนเดียว และคือความเค้นคายตัวในการอัดแบบสองแกน พารามิเตอร์สามารถแสดงได้ดังนี้

รูปที่ 9: มุมมองของพื้นผิวการครากของ Bresler–Pister ในพื้นที่ 3 มิติของความเค้นหลัก
รูปที่ 10: พื้นผิวผลผลิตของ Bresler–Pister ในพื้นที่ 2 มิติ ( )

พื้นผิวผลผลิตของวิลเลียม-วาร์นเก

เกณฑ์ผลผลิต Willam–Warnkeเป็นเกณฑ์ผลผลิต Mohr–Coulomb เวอร์ชันปรับเรียบที่มีสามพารามิเตอร์ซึ่งมีรูปแบบคล้ายคลึงกับเกณฑ์ผลผลิต Drucker–PragerและBresler–Pister

เกณฑ์ผลผลิตมีรูปแบบเชิงฟังก์ชันดังนี้

อย่างไรก็ตาม มักจะแสดงในพิกัด Haigh–Westergaard ดังนี้

เมื่อมองจากแนวแกนตัดขวางของพื้นผิว จะได้รูปสามเหลี่ยมที่เรียบ (ต่างจากของ Mohr–Coulomb) พื้นผิวการคายตัวของ Willam–Warnke มีลักษณะนูน และมีอนุพันธ์อันดับหนึ่งและอันดับสองที่ไม่ซ้ำกันและกำหนดไว้อย่างดีในทุกจุดบนพื้นผิว ดังนั้นแบบจำลอง Willam–Warnke จึงมีความเสถียรในการคำนวณและถูกนำไปใช้กับวัสดุที่มีแรงเสียดทานและแรงยึดเกาะหลากหลายชนิด

รูปที่ 11: มุมมองของพื้นผิวการครากของวิลเลียม-วาร์นเคในพื้นที่ 3 มิติของความเค้นหลัก
รูปที่ 12: พื้นผิวผลผลิต Willam–Warnke ในระนาบ -

พื้นผิวผลผลิตตรีโกณมิติของ Podgórski และ Rosendahl

เมื่อปรับให้เป็นมาตรฐานโดยสัมพันธ์กับความเค้นดึงแบบแกนเดียวเกณฑ์ของ Podgórski [ 30 ] จะเป็น ฟังก์ชัน ของมุมความเค้นดังนี้

โดยมีฟังก์ชันรูปร่างของสมมาตรสามเหลี่ยมในระนาบ

ประกอบด้วยเกณฑ์ของ von Mises (วงกลมในระนาบ -, , ), Tresca (รูปหกเหลี่ยมปกติ, , ), Mariotte (รูปสามเหลี่ยมปกติ, , ), Ivlev [ 31 ] (รูปสามเหลี่ยมปกติ, , ) และเกณฑ์ลูกบาศก์ของ Sayir [ 32 ] (เกณฑ์ Ottosen [ 33 ] ) พร้อมด้วยและรูปหกเหลี่ยมไอโซทอกซัล (ด้านเท่า) ของเกณฑ์ Capurso [ 31 ] [ 32 ] [ 34 ] พร้อมด้วยการเปลี่ยนผ่าน von Mises - Tresca [ 35 ] เป็นไปตาม พร้อมด้วย, รูปหกเหลี่ยมไอโซโกนัล (มุมเท่า) ของเกณฑ์ Haythornthwaite [ 24 ] [ 36 ] [ 37 ]ที่มีเกณฑ์ Schmidt-Ishlinsky (รูปหกเหลี่ยมปกติ) ไม่สามารถอธิบายได้ด้วยเกณฑ์ Podgórski

เกณฑ์ของ Rosendahl [ 38 ] [ 39 ] [ 40 ]อ่านว่า

โดยมีฟังก์ชันรูปร่างของสมมาตรหกเหลี่ยมในระนาบ

ประกอบด้วยเกณฑ์ของ von Mises (วงกลม, , ), Tresca (หกเหลี่ยมปกติ, , ), Schmidt—Ishlinsky (หกเหลี่ยมปกติ, , ), Sokolovsky (สิบสองเหลี่ยมปกติ, , ) และเกณฑ์ bicubic [ 24 ] [ 38 ] [ 41 ] [ 42 ] ที่มีหรือเท่ากับและสิบสองเหลี่ยม isotoxal ของเกณฑ์ผลผลิตรวมของ Yu [ 43 ]ที่มีสิบสองเหลี่ยม isogonal ของเกณฑ์ ansatz แบบคูณของสมมาตรหกเหลี่ยม[ 24 ]ที่มีเกณฑ์ Ishlinsky-Ivlev (สิบสองเหลี่ยมปกติ) ไม่สามารถอธิบายได้ด้วยเกณฑ์ Rosendahl

เกณฑ์ของ Podgórski และ Rosendahl อธิบายพื้นผิวเดี่ยวในปริภูมิความเค้นหลักโดยไม่มีเส้นขอบภายนอกเพิ่มเติมและการตัดกันของระนาบ โปรดทราบว่าเพื่อหลีกเลี่ยงปัญหาเชิงตัวเลขสามารถนำฟังก์ชันส่วนจริงมาใช้ในฟังก์ชันรูปร่างได้: และการวางนัยทั่วไปในรูปแบบ[ 38 ]มีความเกี่ยวข้องกับการตรวจสอบทางทฤษฎี

การขยายเกณฑ์ที่ไวต่อแรงดันสามารถทำได้ด้วยการแทนที่ เชิงเส้น [ 24 ]

ซึ่งเพียงพอสำหรับการใช้งานหลายประเภท เช่น โลหะ เหล็กหล่อ โลหะผสม คอนกรีต โพลิเมอร์ที่ไม่เสริมแรง เป็นต้น

หน้าตัดพื้นฐานที่อธิบายโดยวงกลมและรูปหลายเหลี่ยมปกติที่มีสมมาตรแบบสามเหลี่ยมหรือหกเหลี่ยมในระนาบ

พื้นผิวผลผลิตของ Bigoni–Piccolroaz

เกณฑ์ผลผลิต Bigoni –Piccolroaz [ 44 ] [ 45 ]เป็นพื้นผิวเจ็ดพารามิเตอร์ที่กำหนดโดย

ฟังก์ชัน "เส้นเมริเดียน" อยู่ ที่ไหน

อธิบายความไวต่อแรงดันและเป็นฟังก์ชัน "เบี่ยงเบน" [ 46 ]

อธิบายถึงความสัมพันธ์ระหว่างค่า Lode กับผลผลิต พารามิเตอร์วัสดุทั้งเจ็ดที่ไม่เป็นลบ:

กำหนดรูปร่างของส่วนตัดตามแนวเส้นเมริเดียนและแนวเส้นเบี่ยงเบน

เกณฑ์นี้แสดงถึงพื้นผิวเรียบและนูน ซึ่งปิดทั้งแรงดึงและแรงอัดไฮโดรสแตติก และมีรูปร่างคล้ายหยดน้ำ เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการอธิบายวัสดุที่มีแรงเสียดทานและวัสดุเม็ด เกณฑ์นี้ยังได้รับการขยายไปสู่กรณีของพื้นผิวที่มีมุมอีกด้วย[ 47 ]

3 มิติ
ในพื้นที่ 3 มิติของความเค้นหลัก
'"`UNIQ--postMath-000000BA-QINU`"' -plane
ในระนาบ
พื้นผิวผลผลิตของ Bigoni-Piccolroaz

โคซิเน อันซัตซ์ (อัลเทนบาค-โบลชุน-โคลูปาเยฟ)

สำหรับการกำหนดเกณฑ์ความแข็งแรง มุมความเค้น

สามารถนำไปใช้ได้

เกณฑ์ต่อไปนี้สำหรับพฤติกรรมของวัสดุไอโซโทรปิก

ประกอบด้วยเกณฑ์อื่นๆ ที่เป็นที่รู้จักกันดีแต่ไม่เฉพาะเจาะจงหลายประการ หากเลือกค่าพารามิเตอร์ที่เหมาะสม

พารามิเตอร์และอธิบายรูปทรงเรขาคณิตของพื้นผิวในระนาบ โดยอยู่ภายใต้ข้อจำกัดต่างๆ

ซึ่งเป็นผลมาจากเงื่อนไขความนูน มีการเสนอการกำหนดข้อจำกัดที่สามที่แม่นยำยิ่งขึ้นใน[ 48 ] [ 49 ]

พารามิเตอร์และอธิบายตำแหน่งของจุดตัดของพื้นผิวการคายตัวกับแกนไฮโดรสแตติก (เส้นทแยงมุมในปริภูมิความเค้นหลัก) จุดตัดเหล่านี้เรียกว่าโหนดไฮโดรสแตติก ในกรณีของวัสดุที่ไม่เกิดการแตกหักที่ความดันไฮโดรสแตติก (เหล็ก ทองเหลือง ฯลฯ) จะได้. ในทางกลับกัน สำหรับวัสดุที่เกิดการแตกหักที่ความดันไฮโดรสแตติก (โฟมแข็ง เซรามิก วัสดุเผาผนึก ฯลฯ) จะได้.

เลขชี้กำลังจำนวนเต็มและอธิบาย ความโค้งของเส้นเมริเดียน เส้นเมริเดียนที่มีเป็นเส้นตรง และเส้นเมริเดียนที่มีเป็นพาราโบลา

พื้นผิวผลผลิตของบาร์แลต

สำหรับวัสดุแอนไอโซโทรปิก คุณสมบัติทางกลจะแตกต่างกันไปตามทิศทางของกระบวนการที่ใช้ (เช่น การรีด) ดังนั้น การใช้ฟังก์ชันความเค้นคราคแบบแอนไอโซโทรปิกจึงมีความสำคัญอย่างยิ่ง ตั้งแต่ปี 1989 Frederic Barlatได้พัฒนาชุดฟังก์ชันความเค้นคราคสำหรับการสร้างแบบจำลองเชิงโครงสร้างของแอนไอโซโทรปิกพลาสติก ในบรรดาฟังก์ชันเหล่านั้น เกณฑ์ความเค้นคราค Yld2000-2D ได้ถูกนำไปใช้กับโลหะแผ่นหลากหลายชนิด (เช่น โลหะผสมอะลูมิเนียมและเหล็กกล้าความแข็งแรงสูงขั้นสูง) แบบจำลอง Yld2000-2D เป็นฟังก์ชันความเค้นคราคแบบไม่ใช้กำลังสอง โดยอาศัยการแปลงเชิงเส้นสองครั้งของเทนเซอร์ความเค้น:

 :
เส้นกราฟแสดงความสัมพันธ์ระหว่างผลผลิตและค่าความต่างศักย์ (Yld2000-2D) สำหรับแผ่นโลหะ AA6022 T4
โดยที่ความเค้นประสิทธิผลคือ และและคือเมทริกซ์ที่แปลงแล้ว (โดยการแปลงเชิงเส้น C หรือ L):
โดยที่ s คือเทนเซอร์ความเค้นเบี่ยงเบน

สำหรับค่าหลักของ X' และ X” นั้น สามารถแสดงแบบจำลองได้ดังนี้:

และ:

พารามิเตอร์ ทั้งแปดของแบบจำลอง Yld2000-2D ของ Barlat จะต้องได้รับการระบุด้วยชุดการทดลอง

ดูเพิ่มเติม

ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Yield_surface&oldid=1342621778 "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ พื้นผิวผลผลิต

พื้น ผิวคราก เป็นพื้นผิวห้ามิติใน ปริภูมิความเค้น หกมิติ พื้นผิวครากมักจะเป็น พื้นผิว นูน และสถานะความเค้น ภายใน พื้นผิวครากจะเป็นแบบยืดหยุ่น เมื่อสถานะความเค้นอยู่บนพื้นผิว...

ตัวแปรคงที่ที่ใช้ในการอธิบายพื้นผิวผลผลิต

ค่าคงที่หลักแรก ( ) ของ ความเค้นโคชี ( ) และค่าคงที่หลักที่สองและสาม ( ) ของ ส่วน เบี่ยงเบน ( ) ของความเค้นโคชีถูกกำหนดดังนี้: I 1 {\displaystyle I_{1}} σ {\displaystyle {\boldsymbol {\sigma }}} J 2 , J 3 {\displaystyle J_{2},J_{3}} s {\displaystyle...

ตัวอย่างของพื้นผิวผลผลิต

ในทางวิศวกรรมมีพื้นผิวผลผลิตที่แตกต่างกันหลายแบบ และแบบที่นิยมใช้มากที่สุดมีดังต่อไปนี้

พื้นผิวผลผลิตเทรสก้า

เกณฑ์การครากของ Tresca ถือเป็นผลงานของ Henri Tresca [ 12 ] นอกจาก นี้ยังรู้จักกันในชื่อ ทฤษฎี ความเค้นเฉือน สูงสุด (MSST) และเกณฑ์ Tresca–Guest [ 13 ] (TG) เกณฑ์ Tresca จะแสดงออกมาในรูปของความเค้นหลักดังนี้