[發(fā)明專利]一種變形與其控制因素之間關(guān)系規(guī)律研究的新方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710305133.3
• 申請(qǐng)日: 2017-05-03
• 公開（公告）號(hào): CN107195232A
• 公開（公告）日: 2017-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王昌益;蘇煒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 王昌益
• 主分類號(hào): G09B23/10
• 分類號(hào): G09B23/10
• 代理公司: 青島發(fā)思特專利商標(biāo)代理有限公司37212
• 代理人: 耿霞

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種變形與其控制因素之間關(guān)系規(guī)律研究的新方法，尤其涉及一種內(nèi)應(yīng)力與內(nèi)應(yīng)變之間關(guān)系統(tǒng)一規(guī)律的研究方法，其屬于物理學(xué)、工程力學(xué)、材料力學(xué)基礎(chǔ)理論及其應(yīng)用技術(shù)研究領(lǐng)域。

背景技術(shù)

目前，國(guó)內(nèi)外關(guān)于作用與變形之間規(guī)律研究的理論基礎(chǔ)主要以應(yīng)力-應(yīng)變理論為代表的應(yīng)用力學(xué)基礎(chǔ)理論。這些應(yīng)用力學(xué)基礎(chǔ)理論存在嚴(yán)重的科學(xué)缺陷。如應(yīng)力-應(yīng)變理論，具有很大片面性甚至錯(cuò)誤性缺陷，根本不能正確表達(dá)應(yīng)力與應(yīng)變之間到底存在怎樣一種客觀統(tǒng)一關(guān)系規(guī)律，根本不能正確表達(dá)作用與變形之間的統(tǒng)一規(guī)律。作用與變形之間的關(guān)系涉及物質(zhì)、空間、時(shí)間、物體、作用現(xiàn)象、變形現(xiàn)象、運(yùn)動(dòng)變化現(xiàn)象之間的統(tǒng)一關(guān)系規(guī)律，還涉及作用現(xiàn)象和變化現(xiàn)象之間的對(duì)立統(tǒng)一規(guī)律問題，但應(yīng)力-應(yīng)變理論不包含這些統(tǒng)一和對(duì)立統(tǒng)一關(guān)系規(guī)律。應(yīng)力-應(yīng)變理論掩蓋了許多關(guān)于作用與變形之間的客觀統(tǒng)一關(guān)系規(guī)律，構(gòu)成了阻礙人們正確解決實(shí)際問題的重大思想障礙，并且確定了一種解決變形問題的錯(cuò)誤方法，構(gòu)成了阻止人們選擇解決實(shí)際變形問題正確方法的行為障礙，在很多實(shí)際問題解決中沒有適用價(jià)值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)傳統(tǒng)力學(xué)的應(yīng)力-應(yīng)變理論掩蓋了許多關(guān)于作用與變形之間的客觀統(tǒng)一關(guān)系規(guī)律、構(gòu)成阻礙人們正確解決實(shí)際問題的思想與方法障礙的缺陷，提供一種內(nèi)應(yīng)力和內(nèi)應(yīng)變與外應(yīng)力和外應(yīng)變之間關(guān)系規(guī)律研究的新方法。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：

1、對(duì)向擠壓條件下材料變形規(guī)律的研究方法

對(duì)向擠壓變形以變形試件的中心為核心產(chǎn)生。變形試件中只有中心點(diǎn)為不變點(diǎn)，沒有位移，其它各點(diǎn)都有變形位移，并且，位于不同位置處的各個(gè)點(diǎn)的變形位移都不相同，但都是按照一定規(guī)律分布的,如圖1所示。

壓縮作用條件下都有哪些規(guī)律？這里結(jié)合圖例進(jìn)行一一說明如下：

1.1、壓縮位移規(guī)律

如圖1-1所示，在壓縮作用下，變形體產(chǎn)生的最大壓縮位移為

式中，x_max表示變形體的最大壓縮位移量；E_pm表示變形體的最大壓縮虛度；σ表示外作用壓縮應(yīng)力，σ＝F₁/S，S表示壓縮作用力的作用面面積；ρ表示產(chǎn)生應(yīng)力的作用質(zhì)量，ρ＝m/S；m表示產(chǎn)生作用力F₁的作用體的質(zhì)量。

壓縮虛度E_pm是壓縮變形體內(nèi)的最大壓縮虛度值，它與力學(xué)的壓應(yīng)變的概念相當(dāng)，即

式中，ε表示力學(xué)中的壓應(yīng)變。

通過理論研究和反復(fù)實(shí)驗(yàn)證明，介于壓縮作用面中心點(diǎn)與變形體中心點(diǎn)之間之間的各點(diǎn)，其壓縮虛度與點(diǎn)P的壓縮虛度之間的關(guān)系式為

式中，E_P表示位于變形體縱向中心線上、介于壓縮作用面與變形體的中間橫斷面之間的線段即PO線段上任意受作用點(diǎn)的壓縮虛度；E_Pm表示變形體的最大壓縮虛度即作用點(diǎn)P的壓縮虛度；L表示試件的原有長(zhǎng)度；l表示變形體縱向中心線上任意一點(diǎn)即PO線段上任意一點(diǎn)與壓縮作用面中心點(diǎn)即P點(diǎn)之間的距離。其中，比值2l/L被叫做抗壓縮性質(zhì)的位置變化系數(shù)，記為α_P，即

從作用面中心點(diǎn)即從P點(diǎn)向變形體中心點(diǎn)即O點(diǎn)傳遞，壓縮應(yīng)力σ中的虛應(yīng)力由σ_F＝E_Pmσ變?yōu)?/p>

在中心線上即在PO線段上的任意點(diǎn)的壓縮位移量為

式中，x表示任意點(diǎn)的壓縮位移量。當(dāng)l＝0時(shí)，變形點(diǎn)的壓縮位移取得最大值，相應(yīng)，壓縮虛度取得最大值；當(dāng)l＝L/2時(shí)，壓縮位移取得最小值，相應(yīng)，壓縮虛度取得最小值。

在作用面與變形體中間橫斷面之間，即在P點(diǎn)與O點(diǎn)之間，位于中心線即位于PO線段周圍的各個(gè)試件內(nèi)部受作用點(diǎn)，其壓縮變形量可以根據(jù)式6進(jìn)行計(jì)算分析。即，介于過質(zhì)心的橫斷面與外作用斷面之間，試件內(nèi)部任意點(diǎn)的壓縮位移量是

研究壓縮變形，可以不考慮對(duì)向擠壓作用，但必須考慮過試件質(zhì)心的橫斷面兩側(cè)區(qū)域各自的壓縮變形情況。在過試件質(zhì)心的橫斷面右側(cè)，即，介于O點(diǎn)與Q點(diǎn)之間，試件內(nèi)部任意受作用點(diǎn)的壓縮位移量為

式中，l′表示試件內(nèi)任意受作用和位移點(diǎn)與對(duì)向擠壓作用面即Q點(diǎn)所在的外作用面之間的垂直距離。由于對(duì)向擠壓力大小相等、方向相反，所以，作用于P點(diǎn)的應(yīng)力與作用于Q點(diǎn)的應(yīng)力也大小相等、方向相反。

1.2、拉伸位移規(guī)律