各种强度理论的应用

《各种强度理论的应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、前述各种强度理论是根据下列条件下材料强度破坏的情况作出的假设，它们也是应用这些强度理论的条件：常温(室温)，静荷载(徐加荷载)，材料接近于均匀,连续和各向同性。需要注意同一种材料其强度破坏的类型与应力状态有关。§7-8各种强度理论的应用7/16/20211带尖锐环形深切槽的低碳钢试样，由于切槽根部附近材料处于接近三向等值拉伸的应力状态而发生脆性断裂。对于像低碳钢一类的塑性材料，除了处于三向拉伸应力状态外，不会发生脆性断裂。7/16/20212圆柱形大理石试样，在轴向压缩并利用液体径向施压时会产生显著的塑性变形而失效。7/16/20213纯剪切

2、平面应力状态下许用应力的推算纯剪切平面应力状态下低碳钢一类的塑性材料，纯剪切和单轴拉伸应力状态下均发生塑性的屈服，故可用单轴拉伸许用应力[s]按第三或第四强度理论推算许用切应力[t]。按第三强度理论，纯剪切应力状态下的强度条件为可见亦即7/16/20214按第四强度理论，纯剪切应力状态下的强度条件为可见在大部分钢结构设计规范中就是按[t]=0.577[s]然后取整数来确定低碳钢的许用切应力的。例如规定[s]＝170MPa，而[t]＝100MPa。亦即7/16/20215铸铁一类的脆性材料，纯剪切(圆杆扭转)和单向拉伸应力状态下均发生脆性断裂，

3、故可用单轴拉伸许用应力[st]按第一或第二强度理论推算许用切应力[t]。按第一强度理论，纯剪切应力状态下的强度条件为可见7/16/20216按第二强度理论，纯剪切应力状态下的强度条件为因铸铁的泊松比n≈0.25，于是有可见亦即7/16/20217思考:试按第四强度理论分析比较某塑性材料在图(a)和图(b)两种应力状态下的危险程度。已知s和t的数值相等。如果按第三强度理论分析，那么比较的结果又如何？答案：按第四强度理论，(a),(b)两种情况下同等危险。按第三强度理论则(a)较(b)危险。(a)(b)7/16/20218例题试全面校核图a,b,

4、c所示焊接工字梁的强度，梁的自重不计。已知：梁的横截面对于中性轴的惯性矩为Iz=88×106mm4；半个横截面对于中性轴的静矩为S*z,max=338×103mm3；梁的材料Q235钢的许用应力为[s]＝170MPa，[t]＝100MPa。7/16/20219解:1.按正应力强度条件校核此梁的弯矩图如图d，最大弯矩为Mmax＝80kN·m。梁的所有横截面上正应力的最大值在C截面上,下边缘处：它小于许用正应力[s]，满足正应力强度条件。(d)7/16/2021102.按切应力强度条件校核此梁的剪力图如图e，最大剪力为FS,max=200kN。梁

5、的所有横截面上切应力的最大值在AC段各横截面上的中性轴处：它小于许用切应力[t],满足切应力强度条件。(e)7/16/2021113.按强度理论校核Mmax和FS,max同时所在横截面上腹板与翼缘交界处的强度在Mmax和FS,max同时存在的横截面C稍稍偏左的横截面上，该工字形截面腹板与翼缘交界点a处，正应力和切应力分别比较接近前面求得的smax和tmax，且该点处于平面应力状态，故需利用强度理论对该点进行强度校核。7/16/2021127/16/202113点a处的主应力为由于梁的材料Q235钢为塑性材料，故用第三或第四强度理论校核a点的强

6、度。7/16/202114可见，按第三强度理论所得的相当应力sr3＝178.1MPa已略超过许用正应力[s]=170MPa，但超过不到5%，在工程计算中允许的范围内。按第四强度理论所得相当应力sr4则小于许用正应力[s]，满足强度要求。7/16/202115图中所示的那种平面应力状态在工程上是常遇的，且相应的材料多为塑性材料；为避免在校核强度时需先求主应力的值等的麻烦，可如下得出可直接利用图示应力状态下的s和t直接求sr3和sr4的公式。7/16/202116代入相当应力表达式：即得将主应力计算公式：7/16/202117例题7-8图示两端密

7、封的圆筒形薄壁压力容器，内压力的压强为p。试按第四强度理论写出圆筒内壁的相当应力表达式。7/16/202118解：1.求圆筒横截面上的正应力s'根据圆筒本身及其受力的对称性，以及圆筒为薄壁的特点(d<

8、于图示分离体内壁上压强p的压力构成合力Fp，它们的关系曾在例题2-3中导出，Fp＝pD。D7/16/202120于是由平衡方程亦即得出圆筒纵截面上的正应力：3.圆筒