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强度理论的概念 四个强度理论 各种强度理论的适用范围 * 强度理论的概念 四个强度理论 各种强度理论的适用范围 失效 —由于材料的力学行为而使构件丧失正常功能的现象. ? 强度失效(Failure by Lost Strength)—由于断裂(Rupture)或屈服(Yield)引起的失效 ? 刚度失效(Failure by Lost Rigidity)- 由于过量的弹性变形引起的失效. ? 屈曲失效(Failure by Buckling,Failure by Lost Stability)—由于平衡构形的突然转变而引起的失效. ? 疲劳失效 (Failure by Fatigue)—由于交变应力的作用,初始裂纹不断扩展而引起的脆性断裂. ? 蠕变失效 (Failure by Creep)-在一定的温度和应力下,应变随着时间的增加而增加,最终导致构件失效. ? 松弛失效(Failure by Relaxation)—在一定的温度下,应变保持不变,应力随着时间增加而降低,从而导致构件失效. 1.简单应力状态下强度条件可由实验确定 2.一般应力状态下，材料的失效方式不仅与材料性质有关，且与其应力状态有关 3.复杂应力状态下的强度准则不能由实验确定(不可能针对每一种应力状态做无数次实验)；(应力状态的多样性\试验的复杂性). 4.强度准则： ①金属材料的强度失效形式：屈服与断裂； ②强度准则(强度理论)：材料失效原因的假说 ③通过强度准则，利用单向拉伸实验结果建立各种应力状态下的失效判据和相应的设计准则。 强度理论 两 类 强 度 理 论 1. 第一类强度理论 （以脆性断裂破坏为标志） -也称断裂准则 Criteria of Fracture 2. 第二类强度理论 （以塑性屈服破坏为标志） -也称屈服准则 Criteria of Yield 2.线性断裂力学准则 1.最大拉应力准则 2.形状改变能密度准则 1.最大切应力准则 准则：无论材料处于什么应力状态，发生脆性断裂的共同原因是单元体中的最大拉应力s1达到某个共同极限值sjx。 1.断裂原因：最大拉应力s1 （与应力状态无关） 3.强度条件： 2.破坏条件： 一、第一强度理论（最大拉应力理论） (Maximum Tensile-Stress Criterion 4.应用情况：符合脆性材料的拉断试验，如铸铁单向拉伸和扭转中的脆断 强度理论 Galileo 1638年提出 原因是砖石(以后的铸铁)强度的需求 二、最大伸长线应变理论 （第二强度理论） 准则：无论材料处于什么应力状态，发生脆性断裂的共同原因是单元体中的最大伸长线应变e1达到某个共同极限值ejx。 1.断裂原因：最大伸长线应变e1（与应力状态无关）； 3.强度准则： 2.破坏条件： 4.应用情况：符合脆性材料的脆性破坏。 强度理论 1682年，Mariote提出 三、最大切应力理论（第三强度理论） Tresca’s Criterion 准则：无论在什么样的应力状态下，材料发生屈服流动的原因都是单元体内的最大切应力tmax达到某一共同的极限值tjx。 1.屈服原因：最大切应力tmax（与应力状态无关）； 2.屈服条件： 3.强度准则： 4.应用情况：形式简单，符合实际，广泛应用，偏于安全。 强度理论 1773年，Coulomb提出假设；1868年 Tresca完善 四、第四强度理论（形状改变比能理论） Mises’s Criterion 准则：不论应力状态如何，材料发生屈服的共同原因是单元体中的形状改变比能ud达到某个共同的极限值udjx。 1.屈服原因：最大形状改变比能ud（与应力状态无关）； 2.屈服条件： 3.强度准则： 4.应用情况：对塑性材料比最大剪应力准则符合实验结果。 强度理论 1、不论是脆性或塑性材料，在三轴拉伸应力状态下，均会发生脆性断裂，宜采用最大拉应力理论（第一强度理论）。 2、塑性材料（除三轴拉伸外），宜采用形状改变比能理论（第四强度理论）和最大剪应力理论（第三强度理论）。 3、无论是塑性和脆性材料,在三轴压缩状态下，均会发生塑性失效，宜采用形状改变比能理论。 强度理论 ? 对于大多数韧性材料在一般应力状态下发生塑 性屈服； ? 对于大多数脆性材料在一般应力状态下发生脆 性断裂； ? 要注意例外。 1.材料的破坏形式由材料的类型