Plastizität

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Version vom 7. Mai 2014, 14:04 Uhr

engl: plasticity          Kategorie: Level 2 Material Mechanik

Plastizität ist ein Effekt des Materialverhaltens in der Strukturmechanik. Allgemeine Informationen hierzu finden Sie zum Beispiel bei wikipedia:Plastische_Verformung

Simulation

Plastizität ist eine Materialnichtlinearität in der Strukturmechanik, bei der irreversible Anteile enthalten sind. Ein Zyklus einer Belastung und anschließenden Entlastung ergibt also bleibende plastische Dehnungen.

Auf der Seite über Materialnichtlinearität in der Mechanik sind praktische Hinweise zur Vorgehensweise bei der Simulation gegeben.

Beispiele

Materialprobe unter Zug- und Drucklast

In dem Beispiel für das Materialgesetz "Bilinear, kinematische Verfestigung" wird die Bildfolge, die hier rechts skizziert ist, ausführlich erläutert. Oben ist eine Materialprobe gezeigt, an deren Enden zunächst eine Zugkraft, danach eine Druckkraft wirkt. Es ist angedeutet, welche Längenänderungen dabei auftreten. In dem Diagramm darunter sind die Dehnungen und Spannungen skizziert. Es wird erkennbar, dass das Verhältnis zwischen Dehnungen und Spannungen nicht linear ist (Nichtlinearität), dass bei einer Lastfolge sich eine bleibende Dehnung einstellt (Plastizität) und dass bei einer Rückverformung das Material fester wirkt (Verfestigung).

Druckbehälter

Als Leseprobe aus dem Buch "FEM für Praktiker Band 1: Grundlagen", Teil 4, Beispiel 19 (10 Seiten, 1..2 h) finden Sie die nichtlineare strukturmechanische Berechnung eines dickwandigen Hochdruckbehälters. Verschiedene Modellierungs-Möglichkeiten werden vorgestellt. Es wird plastisches Materialverhalten berücksichtigt. Zum Vergleich werden Berechnungsformeln angewendet.

Tiefziehen

In der Abbildung rechts ist prinzipiell gezeigt, wie sich ein Blech beim Tiefziehen verhält. Dabei wird das Blech mit einem Stempel in eine Form gepresst.

Im oberen Teilbild nichtlinear-elastisch

Im unteren Teilbild plastisch

Selbststudium

Zum Selbststudium der Zusammenhänge der Stoffgesetze (Materialgesetze) in der Strukturmechanik finden Sie hier Prinzipbeispiele für Stoffgesetze in der Strukturmechanik.

Sie können hier einige (gar nicht so leichte) Verständnisfragen finden und Ihre Kenntnisse auf die Probe stellen:

• Strukturmechanik Modalanalyse Plastizität

Sonstige Begriffe

In dem Beispiel für Plastizität und Hill-Anisotropie finden Sie eine Anwendung der FEM mit Materialnichtlinearität, Plastizität, Anisotropie und Hill-Anisotropie.

Literatur

Zu diesem Thema empfehlen wir das Buch von Rust(2011).