[发明专利]一种变形与其控制因素之间关系规律研究的新方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种变形与其控制因素之间关系规律研究的新方法，尤其涉及一种内应力与内应变之间关系统一规律的研究方法，其属于物理学、工程力学、材料力学基础理论及其应用技术研究领域。

背景技术

目前，国内外关于作用与变形之间规律研究的理论基础主要以应力-应变理论为代表的应用力学基础理论。这些应用力学基础理论存在严重的科学缺陷。如应力-应变理论，具有很大片面性甚至错误性缺陷，根本不能正确表达应力与应变之间到底存在怎样一种客观统一关系规律，根本不能正确表达作用与变形之间的统一规律。作用与变形之间的关系涉及物质、空间、时间、物体、作用现象、变形现象、运动变化现象之间的统一关系规律，还涉及作用现象和变化现象之间的对立统一规律问题，但应力-应变理论不包含这些统一和对立统一关系规律。应力-应变理论掩盖了许多关于作用与变形之间的客观统一关系规律，构成了阻碍人们正确解决实际问题的重大思想障碍，并且确定了一种解决变形问题的错误方法，构成了阻止人们选择解决实际变形问题正确方法的行为障碍，在很多实际问题解决中没有适用价值。

发明内容

本发明针对传统力学的应力-应变理论掩盖了许多关于作用与变形之间的客观统一关系规律、构成阻碍人们正确解决实际问题的思想与方法障碍的缺陷，提供一种内应力和内应变与外应力和外应变之间关系规律研究的新方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

1、对向挤压条件下材料变形规律的研究方法

对向挤压变形以变形试件的中心为核心产生。变形试件中只有中心点为不变点，没有位移，其它各点都有变形位移，并且，位于不同位置处的各个点的变形位移都不相同，但都是按照一定规律分布的,如图1所示。

压缩作用条件下都有哪些规律？这里结合图例进行一一说明如下：

1.1、压缩位移规律

如图1-1所示，在压缩作用下，变形体产生的最大压缩位移为

式中，x_max表示变形体的最大压缩位移量；E_pm表示变形体的最大压缩虚度；σ表示外作用压缩应力，σ＝F₁/S，S表示压缩作用力的作用面面积；ρ表示产生应力的作用质量，ρ＝m/S；m表示产生作用力F₁的作用体的质量。

压缩虚度E_pm是压缩变形体内的最大压缩虚度值，它与力学的压应变的概念相当，即

式中，ε表示力学中的压应变。

通过理论研究和反复实验证明，介于压缩作用面中心点与变形体中心点之间之间的各点，其压缩虚度与点P的压缩虚度之间的关系式为

式中，E_P表示位于变形体纵向中心线上、介于压缩作用面与变形体的中间横断面之间的线段即PO线段上任意受作用点的压缩虚度；E_Pm表示变形体的最大压缩虚度即作用点P的压缩虚度；L表示试件的原有长度；l表示变形体纵向中心线上任意一点即PO线段上任意一点与压缩作用面中心点即P点之间的距离。其中，比值2l/L被叫做抗压缩性质的位置变化系数，记为α_P，即

从作用面中心点即从P点向变形体中心点即O点传递，压缩应力σ中的虚应力由σ_F＝E_Pmσ变为

在中心线上即在PO线段上的任意点的压缩位移量为

式中，x表示任意点的压缩位移量。当l＝0时，变形点的压缩位移取得最大值，相应，压缩虚度取得最大值；当l＝L/2时，压缩位移取得最小值，相应，压缩虚度取得最小值。

在作用面与变形体中间横断面之间，即在P点与O点之间，位于中心线即位于PO线段周围的各个试件内部受作用点，其压缩变形量可以根据式6进行计算分析。即，介于过质心的横断面与外作用断面之间，试件内部任意点的压缩位移量是

研究压缩变形，可以不考虑对向挤压作用，但必须考虑过试件质心的横断面两侧区域各自的压缩变形情况。在过试件质心的横断面右侧，即，介于O点与Q点之间，试件内部任意受作用点的压缩位移量为

式中，l′表示试件内任意受作用和位移点与对向挤压作用面即Q点所在的外作用面之间的垂直距离。由于对向挤压力大小相等、方向相反，所以，作用于P点的应力与作用于Q点的应力也大小相等、方向相反。

1.2、拉伸位移规律