大变形弹塑性问题

大变形弹塑性问题#

相较于小变形弹塑性问题,大变形弹塑性问题通常伴随着显著的刚体转动。旋转会破坏应力和应变的物理客观性,因此在理论和数值分析中,必须将变形与旋转进行有效解耦,才能准确描述材料的力学行为。目前主要存在两种主流求解思路:

  • 参考构型法(拉格朗日描述)
    在小变形分析中,通常假定初始构型与当前构型几乎一致,可采用线性应变和 Cauchy 应力进行描述;而在大变形分析中,需建立初始构型与当前构型之间的映射关系,采用变形梯度格林-拉格朗日应变以及第二类 Piola-Kirchhoff 应力等张量来刻画材料的力学状态。该方法所有变量均以参考构型为基础,便于处理大变形下的物理量,广泛用在隐式求解

  • 客观应力率法(欧拉描述)
    在大变形分析中,由于可能存在显著的刚体转动,需引入客观应力率(如 Jaumann 应力率等),以确保应力率的物理合理性和客观性;而在小变形分析中,刚体转动影响甚微,通常无需考虑应力率的客观性修正。该方法所有变量均以当前构型为基础,适用于处理涉及大变形和复杂运动的力学问题,常用在显式动力学计算中