سلام به همه دوستان عزیز،

خوش آمدید به جلسه سوم از سری آموزش‌های مقاومت مصالح. در این جلسه، به بررسی موضوع بسیار مهم و حیاتی "تغییر شکل پلاستیک" خواهیم پرداخت. این مبحث یکی از اصول اساسی در تحلیل و طراحی سازه‌ها و مواد در مهندسی مکانیک و عمران است. تغییر شکل پلاستیک به‌عنوان یکی از پدیده‌های کلیدی در رفتار مواد تحت بارگذاری، نقش بسیار مهمی در تحلیل و طراحی ساختارهای مهندسی ایفا می‌کند. در این دیسکریپشن، به‌طور جامع و کامل به توضیح این موضوع خواهیم پرداخت و سعی خواهیم کرد تمام جنبه‌های مرتبط با تغییر شکل پلاستیک را پوشش دهیم.

مفهوم تغییر شکل پلاستیک
تغییر شکل پلاستیک به تغییرات دائمی در شکل و ابعاد یک ماده تحت بارگذاری اشاره دارد که پس از برداشتن بار باقی می‌ماند. این تغییر شکل‌ها بر خلاف تغییر شکل‌های الاستیک، که به‌طور کامل پس از برداشتن بار به حالت اولیه برمی‌گردند، به‌طور دائمی در ماده باقی می‌مانند.

1. تعریف تغییر شکل پلاستیک
تغییر شکل پلاستیک به‌طور دقیق به تغییرات دائمی در شکل و ابعاد ماده که تحت بارگذاری قرار می‌گیرد، اشاره دارد. در حالی که تغییر شکل‌های الاستیک به حالت اولیه خود بازمی‌گردند، تغییر شکل‌های پلاستیک دائمی هستند و پس از برداشتن بار نیز در ماده باقی می‌مانند.

2. فرآیندهای تغییر شکل پلاستیک
تغییر شکل پلاستیک معمولاً به دو فرآیند اصلی تقسیم می‌شود:

تغییر شکل پلاستیک عمده: تغییرات بزرگی در ابعاد و شکل ماده که در شرایط بارگذاری شدید رخ می‌دهد.
تغییر شکل پلاستیک جزئی: تغییرات کوچکی که تحت بارگذاری‌های کمتر و شرایط معمولی ایجاد می‌شود.
اصول و مفاهیم پایه‌ای تغییر شکل پلاستیک
1. قانون هوک پلاستیک
قانون هوک پلاستیک به ما کمک می‌کند تا رفتار پلاستیک مواد را تحت بارگذاری پیش‌بینی کنیم. این قانون به‌طور خاص برای تحلیل تغییر شکل پلاستیک در مواد استفاده می‌شود و به ما امکان می‌دهد تا تغییرات دائمی در شکل و ابعاد ماده را مورد بررسی قرار دهیم.

2. کرنش و تنش پلاستیک
کرنش پلاستیک: به تغییرات نسبی در شکل و ابعاد ماده تحت بارگذاری پلاستیک اشاره دارد. این تغییرات معمولاً دائمی هستند و پس از برداشتن بار نیز در ماده باقی می‌مانند.
تنش پلاستیک: به نیرویی که برای ایجاد تغییر شکل پلاستیک در ماده نیاز است، اشاره دارد. این تنش معمولاً به‌عنوان تنش معادل یا تنش یلدینگ شناخته می‌شود و به تعیین شرایطی که ماده وارد ناحیه پلاستیک می‌شود، کمک می‌کند.
نظریه‌های تغییر شکل پلاستیک
1. نظریه یلدینگ (Yield Theory)
نظریه یلدینگ به بررسی شرایطی که در آن ماده به تغییر شکل پلاستیک می‌افتد، پرداخته و معیارهای مختلف برای تعیین نقطه یلدینگ ماده ارائه می‌دهد. این نظریه شامل معیارهای مختلفی مانند معیار ماکسول، معیار وان میزن و معیار کلمانسکی است.

معیار ماکسول: معیار ماکسول برای تحلیل تغییر شکل پلاستیک در مواد به‌ویژه در فلزات استفاده می‌شود و به بررسی شرایطی که ماده به مرحله یلدینگ می‌رسد، می‌پردازد.
معیار وان میزن: این معیار به بررسی رفتار پلاستیک مواد در شرایط مختلف بارگذاری می‌پردازد و به‌ویژه در تحلیل‌های پیچیده‌تر کاربرد دارد.
معیار کلمانسکی: معیار کلمانسکی به تحلیل تغییر شکل پلاستیک در مواد دچار تغییرات گسترده می‌پردازد و به بررسی شرایط بحرانی در تحلیل سازه‌ها و مواد کمک می‌کند.
2. نظریه‌های کرنش پلاستیک
نظریه‌های کرنش پلاستیک به تحلیل تغییرات دائمی در شکل و ابعاد ماده تحت بارگذاری پلاستیک می‌پردازد. این نظریه‌ها شامل تحلیل‌های پیچیده‌تری از رفتار مواد در شرایط مختلف بارگذاری هستند.

مدل‌های کرنش پلاستیک: این مدل‌ها به تحلیل دقیق‌تر تغییر شکل پلاستیک در مواد کمک می‌کنند و شامل مدل‌های مختلفی مانند مدل‌های کرنش-تنش، مدل‌های پیوسته و مدل‌های معادل هستند.
مدل‌های غیرخطی: این مدل‌ها به بررسی رفتار غیرخطی مواد تحت بارگذاری‌های شدید و شرایط بحرانی پرداخته و به تحلیل دقیق‌تر تغییرات پلاستیک کمک می‌کنند.
روش‌های تحلیل تغییر شکل پلاستیک
1. تحلیل عددی و شبیه‌سازی
تحلیل عددی و شبیه‌سازی‌های کامپیوتری به ما کمک می‌کنند تا تغییر شکل پلاستیک را تحت بارگذاری‌های مختلف تحلیل کنیم. این روش‌ها شامل استفاده از نرم‌افزارهای تحلیل عددی و مدل‌سازی سه‌بعدی است که به ما امکان می‌دهد تا رفتار مواد را به‌طور دقیق‌تری پیش‌بینی کنیم.

نرم‌افزارهای شبیه‌سازی: نرم‌افزارهایی مانند ABAQUS، ANSYS و COMSOL به تحلیل تغییر شکل پلاستیک در مواد و سازه‌ها کمک می‌کنند و به ما امکان می‌دهند تا مدل‌های پیچیده‌تری از رفتار مواد را شبیه‌سازی کنیم.
روش‌های عددی: روش‌های عددی مانند روش المان محدود (FEM) به تحلیل دقیق‌تر تغییر شکل پلاستیک در مواد و سازه‌ها کمک می‌کنند و به بررسی شرایط مختلف بارگذاری و محیطی می‌پردازند.
2. آزمایش‌های تجربی
آزمایش‌های تجربی به‌عنوان یکی از روش‌های اصلی برای تعیین تغییر شکل پلاستیک در مواد استفاده می‌شود. این آزمایش‌ها شامل استفاده از دستگاه‌های تست کشش، فشار و خمش است که به ما کمک می‌کند تا رفتار پلاستیک مواد را در شرایط مختلف بررسی کنیم.

آزمایش کشش: آزمایش کشش به بررسی تغییرات ابعادی و شکل ماده تحت بارگذاری کششی پرداخته و به تعیین نقطه یلدینگ و تغییر شکل پلاستیک کمک می‌کند.
آزمایش فشار: آزمایش فشار به تحلیل تغییر شکل پلاستیک در شرایط فشاری پرداخته و به بررسی رفتار مواد تحت بارگذاری فشاری کمک می‌کند.
آزمایش خمش: آزمایش خمش به بررسی تغییرات پلاستیک در مواد تحت بارگذاری خمیشی پرداخته و به تحلیل رفتار مواد در شرایط مختلف خمش کمک می‌کند.
کاربردهای عملی تغییر شکل پلاستیک
1. طراحی سازه‌ها
در طراحی سازه‌ها، تحلیل تغییر شکل پلاستیک به مهندسان کمک می‌کند تا رفتار سازه‌ها را تحت بارگذاری‌های مختلف پیش‌بینی کنند و طراحی‌های مقاوم‌تری ارائه دهند. این تحلیل‌ها شامل بررسی رفتار سازه‌های فولادی، بتنی و ترکیبی است.

свернуть