强度分析与设计准则.pptVIP

第一节轴向载荷作用下的力学行为材料失效01第二节构件失效概念与失效分类02第三节强度理论03第四节失效判据与设计准则概述04第五节应力集中的概念05第六节许用应力与安全系数06第七节问题讨论与说明07第五章强度分析与设计准则第一节轴向载荷作用下的力学行为材料失效一、实验条件万能材料实验机材料在常温静载作用下二、实验用标准试样拉伸试样压缩试样三、应力——应变曲线1、典型塑性材料拉伸的应力—应变曲线（以低碳钢为例）2、典型脆性材料拉伸的应力—应变曲线（以铸铁为例）四、应力——应变曲线上特征量1、比例极限σp2、弹性极限σe3、屈服极限σs（或名义屈服极限σ0.2）4、强度极限σb5、弹性模量tana=E6、加工硬化与颈缩五、截面收缩率与延伸率截面收缩率：延伸率：lo为试样原长l1为试样断裂后长度A0为试样原截面积A1为试样断裂后颈缩处最小截面积六、材料压缩时的力学行为1、典型塑性材料压缩的应力—应变曲线（以低碳钢为例）2、典型脆性材料拉伸的应力—应变曲线（以铸铁为例）材料在单向应力状态下的失效判据对于脆性材料，在单向应力状态下，其失效形式为断裂，故失效判据为对于塑性材料，在单向应力状态下，其失效形式为屈服，故失效判据为虚拟实验低碳钢拉伸实验低碳钢拉伸实验（有卸载部分）铸铁拉伸实验低碳钢压缩实验铸铁压缩实验第二节构件失效概念与失效分类返回第五章目录一、构件失效概念由于材料的力学行为而使构件丧失正常功能的现象，称为构件失效。二、失效分类1、强度失效：由于材料屈服或断裂引起的失效。2、刚度失效：3、失稳或屈曲失效：4、疲劳失效：5、蠕变失效：6、松弛失效：由于构件过量的弹性变形引起的失效。由于构件平衡构形的突然转变而引起的失效。由于交变应力作用发生断裂而引起的失效。在一定的温度和应力作用下，应变随时间的增加而增加，最终导致构件的失效。在一定的温度作用下，应变保持不变，应力随时间增加而降低，导致构件的失效。第三节强度理论最大拉应力理论利用单向应力状态下的试验结果，建立复杂应力状态下的强度条件。这种关于材料破坏原因的学说，称为强度理论。一、强度理论的概念材料断裂破坏的主要原因是最大拉应力。即无论材料处于何种应力状态，只要危险点的最大拉应力σl达到轴向拉伸时的强度极限σb，就发生断裂破坏。故破坏的条件为考虑安全系数后，可得相应的强度条件为二、工程中常用的强度理论材料屈服破坏的主要原因是最大剪应力。即即无论材料处于何种应力状态，只要危险点的最大剪应力τmax达到轴向拉伸发生屈服时的极限应力τjx，就发生屈服破坏。故破坏的条件为莫尔强度理论考虑安全系数后，可得相应的强度条件为材料破坏的主要原因是最大剪应力，同时还与正应力有关。故破坏的条件为第四节失效判据与设计准则概述返回第五章目录一、屈服准则工程上常用的屈服准则——最大剪应力准则二、断裂准则1、无裂纹结构或构件的突然断裂其失效判据——最大拉应力准则2、带裂纹体的脆性断裂失效判据失效判据:其中为应力强度因子为断裂韧性3、失稳或屈曲失效（见后续内容）4、疲劳失效（见《材料力学》程嘉佩主编》5、蠕变失效（见《工程材料力学性能》刘瑞堂等编）6、松弛失效（见《工程材料力学性能》刘瑞堂等编）第五节应力集中的概念返回第五章目录弹性力学中的一类问题，应力在固体局部区域内显著增高的现象。多出现于尖角、孔洞、缺口、沟槽以及有刚性约束处及其邻域。应力集中会引起脆性材料断裂；使物体产生疲劳裂纹。在应力集中区域，应力的最大值（峰值应力）与物体的几何形状和加载方式等因素有关。局部增高的应力值随与峰值应力点的间距的增加而迅速衰减。由于峰值应力往往超过屈服极限（见材料力学性能）而造成应力的重新分配，所以，实际的峰值应力常低于按弹性力学计算出的理论峰值应力。反映局部应力增高程度的参数称为应力集中系数k，它是峰值应力与不考虑应力集中时的应力的比值，恒大于1且与载荷大小无关。在无限大平板的单向拉伸情况下，其中圆孔边缘的k＝3；在弯曲情况下，对于不同的圆孔半径与板厚比值，k＝1.8～3.0；在扭转情况下，k＝1.6～4.0。

1898年德国的G.基尔施首先得出圆孔附近应力集中的结果。1910年俄国的G.V.科洛索夫求出椭圆孔附近应力集中的公式。20世纪20年代末，苏联的N.I.穆斯赫利什维利等人把复变函数引入弹性力学，用保