材料力学强度理论演讲.ppt

强度理论 材料力学 强度理论 一 为什么需要强度理论及强度理论的概念 二 常用的强度理论及其相当应力 强度理论 一 为什么需要强度理论及强度理论的概念 1、基本变形下强度条件的建立 （拉压） （弯曲） （剪切） （扭转） （正应力强度条件） （剪应力强度条件） 式中 为极限应力 为极限应力 （通过试验测定） 基本变形下的强度条件为什么可以这样建立？ 因为(1)构件内的应力状态比较简单 单向应力状态 纯剪应力状态 (2)用接近这类构件受力情况的试验装置测定极限应 力值比较容易实现。 2、复杂应力状态下的强度条件是什么？怎样建立？ 它的强度条件是： 强度与σ、τ均有关，相互影响 例： 易剪断 　 　不易剪断 就象推动某物一样： 　易动 不易动 （2）强度与σx、σy、σz (σ1﹑σ2﹑σ3)间的比例有关 　　　σ1=σ2=0 　　　σ1=σ2=σ3 　　　单向压缩，极易破坏 　三向均有受压，极难破坏 石材 那么，复杂应力状态下的强度条件是什么？怎样建立？ 模拟实际受力情况，通过实验来建立？ 不行！！ 因为(1)复杂应力状态各式各样，无穷多种； (2)实验无穷无尽，不可能完成； 　　(3)有些复杂应力状态的实验，技术上难以实现． 怎么办？ 　　长期以来，随着生产和实践的发展，大量工程构件强度 失效的实例和材料失效的实验结果表明：虽然复杂应力状 态各式各样，但是材料在复杂应力状态下的强度失效的形式 却是共同的，而且是有限的．无论应力状态多么复杂，材料 在常温﹑静载作用下的主要发生两种强度失效形式：一种是 断裂，另一种是屈服。 两种强度失效形式 (1)屈 服（流动）： 材料破坏前发生显著的塑性变形，破坏 断面粒子较光滑，且多发生在最大剪应力面 上，例如低碳钢拉、扭，铸铁压。 (2)断 裂 材料无明显的塑性变形即发生断裂，断面较粗糙，且多发生在垂直于最大正应力的截面上，如铸铁受拉、扭，低温脆断等。 ３、强度理论的概念 何谓强度理论？ 　　根据材料在不同应力状态下强度失效共同 原因的假说，利用单向拉伸的实验结果，建立 复杂应力状态下的强度条件，这就是强度理论。 强度理论 二 常用的强度理论及其相当应力 关于断裂的强度理论 最大拉应力理论（第一强度理论） 最大拉应变理论（第二强度理论） 关于屈服的强度理论 最大切应力理论（第三强度理论） 形状改变比能理论（第四强度理论） 1 常用的强度理论 最大拉应力理论（第一强度理论） 无论材料处于什么应力状态,只要发生脆性断裂,都是由于微元内的最大拉应力达到了一个共同的极限值。 关于断裂的强度理论 ?1 ?2 ?3 ?= ?b 最大拉应力理论 最大拉应力理论 断裂条件 强度条件 将设计理论中直接与许用应力[σ]比较的量,称之为相当应力σri 即 局限性： 1、未考虑另外二个主应力影响， 2、对没有拉应力的应力状态无法应用， 3、对塑性材料的破坏无法解释， 4、无法解释三向均压时，既不屈服、也不破 坏的现象。 实验表明：此理论对于大部分脆性材料受拉应力作用， 结果与实验相符合，如铸铁受拉、扭。 最大拉应变理论（第二强度理论） 无论材料处于什么应力状态,只要发生脆性断裂,都是由于微元内的最大拉应变 （线变形）达到简单拉伸时材料的极限应变值　。 关于断裂的强度理论 ?1 ?2 ?3 最大拉应变理论 ?= ?b 最大拉应变理论 断裂条件 强度条件 实验表明：此理论对于一拉一压的二向应力状态的脆 性材料的断裂较符合，如铸铁受拉压比第一强度理论 更接近实际情况。 即 局限性： 1、第一强度理论不能解释的问题，未能解决， 2、在二向或三向受拉时， 似乎比单向拉伸时更安全，但实验证明并非如此。 关于屈服的强度理论 最大切应力理论（第三强度理论）  无论材料处于什么应力状态,只要发生屈服,都是由于微元内的最大切应力达到了某一共同的极限值。 ?1 ?2 ?3 ?= ?s 屈服条件 强度条件 实验表明：此理论对于塑性材料的屈服破坏能够得到 较为满意的解释。并能解释材料在三向均压下不发生 塑性变形或断裂的事实。 局限性： 2、不能解释三向均拉下可能发生断裂的现象， 3、不适用于脆性材料的破坏。