材料力学刘鸿文第七章-强度理论.ppt

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1、杆件基本变形下的强度条件满足是否强度就没有问题了？经过实践检验，不断完善，在一定范围与实际相符合，上升为理论。为了建立复杂应力状态下的强度条件，而提出的关于材料破坏原因的假设及计算方法。强度理论：人们根据大量的破坏现象，通过判断推理、概括，提出了种种关于破坏原因的假说，找出引起破坏的主要因素，§1建立强度理论的基本思想一、不同材料在同一环境及加载条件下对为失效具有不同的抵抗能力。例1常温、静载条件下低碳钢的拉伸破坏表现为塑性屈服失效；低碳钢塑性屈服失效时光滑表面出现45度角的滑移线；具有屈服极限铸铁脆断失效时沿横截面断裂；铸

2、铁拉伸破坏表现为脆性断裂失效；具有抗拉强度极限二、同一材料在不同环境及加载条件下也表现出对失效的不同抵抗能力。切槽导致应力集中使根部附近出现两向和三向拉伸应力状态。例2常温静载条件下，带有环形深切槽的圆柱形低碳钢试件受拉不再出现塑性变形；沿切槽根部发生脆断；平断口例3常温静载条件下，圆柱形铸铁试件受压时此时材料处于压缩型应力状态；不再出现脆性断口，而出现塑性变形；铸铁受压后形成鼓形，具有明显的塑性变形；例4常温静载条件下，圆柱形大理石试件受轴向压力和围压作用下发生明显的塑性变形；此时材料处于三向压缩应力状态下；根据常温静力拉

3、伸和压缩试验，已建立起单向应力状态下的弹性失效准则；根据薄壁圆筒扭转实验，可建立起纯剪应力状态下的弹性失效准则；考虑安全系数后，其强度条件考虑安全系数后，强度条件在简单试验的基础上已经建立的强度条件建立常温静载复杂应力状态下的弹性失效准则：强度理论的基本思想是：确认引起材料失效存在共同的力学原因，提出关于这一共同力学原因的假设；根据实验室中标准试件在简单受力情况下的破坏实验（如拉伸），建立起材料在复杂应力状态下共同遵循的弹性失效准则和强度条件。实际上，当前工程上常用的经典强度理论都按脆性断裂和塑性屈服两类失效形式，分别提出共

4、同力学原因的假设。构件由于强度不足将引发两种失效形式如铸铁受拉、扭，低温脆断等。§2经典强度理论脆性断裂：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；例如低碳钢拉、扭，铸铁压。塑性屈服（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；且多发生在最大切应力面上；1.最大拉应力理论（第一强度理论）材料发生断裂的主要因素是最大拉应力；认为无论是什么应力状态，只要危险点处最大拉应力达到与材料性质有关的某一极限值，材料就发生断裂σ1σ3σ2σ脆断准则：适用范围：混合型应力状态中拉应力占主导

5、与铸铁，工具钢，工业陶瓷等多数脆性材料的实验结果较符合特别适用于拉伸型应力状态：但相应的强度条件：材料的脆断铸铁拉伸铸铁扭转适用范围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，1只突出未考虑的影响，局限性：4不能解释材料在三向均压下不发生断裂的事实；2.最大伸长线应变理论（第二强度理论）无论处于什么应力状态,只要危险点处最大伸长线应变达到与材料性质有关的某一极限值，材料就发生断裂材料发生断裂的主要因素是最大伸长线应变；脆断准则：σ1σ3σ2σ复杂应力状态下最大线伸长应变断裂条件相应的强度条件：单向应力状

6、态下铸铁受拉压比第一强度理论更接近实际情况。实验表明：σxσy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要求材料在脆断前均服从胡克定律适用范围：铸铁在混合型应力状态中，压应力占主导引起的材料脆断与实验结果也较符合；材料的脆断局限性：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。它只与石料、混凝土等少数脆性材料的实验结果较符合；虽然考虑了的影响，但上述材料的脆断实验不支持本理论描写的对材料强度的影响规律。，混凝土、花岗岩受压时在横向（ε1方向）开裂局限

7、性3.最大切应力理论（第三强度理论）材料发生塑性屈服的主要因素是最大切应力；无论处于什么应力状态,只要危险点处最大切应力达到与材料性质有关的某一极限值，材料就发生屈服。屈服准则：σ1σ3σ2σ复杂应力状态下的最大切应力屈服条件相应的强度条件：单向应力状态下低碳钢拉伸低碳钢扭转此理论较满意地解释了塑性材料的屈服现象；局限性：2、不能解释三向均拉下可能发生断裂的现象，1、未考虑的影响，试验证实最大影响达15%。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。适用范围：偏于安全常用于载荷往往较不稳定的机械、动力等行业此准则也称

8、特雷斯卡（Tresca）屈服准则塑性屈服4.畸变能密度理论（第四强度理论）材料发生塑性屈服的主要因素是畸变能密度；无论处于什么应力状态,只要危险点处畸变能密度达到与材料性质有关的某一极限值，材料就发生屈服。屈服准则：σ1σ3σ2σ复杂应力状态的畸变能密度单向应力状态下屈服条件强度条件对塑性