Plastizität
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Version vom 25. Oktober 2011, 09:34 Uhr
engl: plasticity Kategorie: Level 2 Material Mechanik
Plastizität ist eine Materialnichtlinearität in der Strukturmechanik, bei der irreversible Anteile enthalten sind.
Ein Zyklus einer Belastung und anschließenden Entlastung ergibt also bleibende (irreversible) Verformungen.
Die Nichtlinearität des Materialverhaltens wird durch eine Funktion des Stoffgesetzes - also des Zusammenhanges zwischen Dehnungen und Spannungen - festgelegt.
Für die numerische Simulation werden zahlreiche Effekte von realem Material idealisiert und durch Annahmen abgedeckt. Die Gesamtheit dieser Annahmen wird das "Materialgesetz" genannt.
Es ist üblich, für folgende Materialien die angegebenen Materialgesetze zu verwenden:
- Stahl (duktil): bilinear oder multilinear, kinematische Verfestigung
- Stahl (spröde): bilinear oder multilinear, isotrope Verfestigung
- Gussstahl, Gusseisen (Cast iron): Cast-Iron-Plastizität
- NE-Metalle: bilinear oder multilinear
- Gummi: Mooney-Rivlin
- Beton: Mohr-Coulomb
- ...: ...
Beispiel
Ein Beispiel für das Materialgesetz "Bilinear, kinematische Verfestigung" ist hier als Bildfolge gezeigt. In der Abbildung 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).
Tips und Tricks
Die Dateneingabe für ein Materialverhalten wie rechts in den Skizzen gezeigt erfolgt meistens über
- den Elastizitätsmodul,
- Wertepaare für Spannung und Dehnung und
- die Angabe für das Verfestigungsverhalten wie zum Beispiel "kinematische Verfestigung".
Literatur
Zu diesem Thema empfehlen wir das Buch von Rust(2009).
