应力状态和强度理论23概要.ppt

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1、7.5材料破坏的形式7.5.1材料破坏的基本形式在前面的实验中，曾接触过一些材料的破坏现象，如果以低碳钢和铸铁两种材料为例，它们在拉伸(压缩)和扭转试验时的破坏现象虽然各有不同，但都可把它归纳为两类基本形式：塑性屈服和脆性断裂。铸铁拉伸或扭转时，在未产生明显的塑性变形的情况下就突然断裂，材料的这种破坏形式，叫做脆性断裂。石料压缩时的破坏也是这种破坏形式。低碳钢在拉伸、压缩和扭转时，当试件中的应力达到屈服点后，就会发生明显的塑性变形，使其失去正常的工作能力，这是材料破坏的一种基本形式，叫做塑性屈服。7.5材料破坏的形式7.5.

2、2应力状态对材料破坏形式的影响材料的破坏形式是呈脆性断裂，还是呈塑性屈服，不仅由材料本身的性质所决定，还与材料的应力状态有很大关系。试验证明，同一种材料在不同的应力状态下，会发生不同形式的破坏。也就是说，不同的应力状态将影响材料的破坏形式。7.5材料破坏的形式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，一般不会发生脆性断裂。7.5材料破坏的形式圆柱形大理石试样，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。

3、7.5材料破坏的形式很多试验证明，在三向拉伸应力状态下，即使是塑性材料也会发生脆性断裂。若材料处于三向压缩应力状态(如大理石在各侧面上受压缩)，即使是脆性材料，却表现为有较大的塑性。这说明材料所处的应力状态，对其破坏形式有很大影响。7.5材料破坏的形式在长期的生产实践中，人们通过对材料破坏现象的观察和分析，对材料发生破坏的原因，提出了各种不同的假说。经过实践检验证明，在一定范围内成立的一些假说，通常称为强度理论，或称破坏理论。7.6常用强度理论7.6常用强度理论工程中常用的强度理论按上述两种破坏类型分为:Ⅰ.研究脆性断裂的第

4、一类强度理论，其中包括最大拉应力理论和最大伸长线应变理论；Ⅱ.研究塑性屈服的第二类强度理论，其中包括最大切应力理论和形状改变能密度理论。认为构件的断裂是由最大拉应力引起的。当最大拉应力达到单向拉伸时的强度极限时，构件就发生了断裂。1、破坏依据：2、强度准则：3、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；但未考虑其余主应力影响且不能用于无拉应力的应力状态，如单向、三向压缩等。7.6.1最大拉应力（第一强度）理论认为构件的断裂是由最大伸长线应变引起的。当最大伸长线应变达到单向拉伸试验下的极限应变时，构件就发

5、生了破坏。1、破坏依据：2、强度准则：3、应用情况：符合表面润滑石料的轴向压缩破坏等，不符合大多数脆性材料的脆性破坏。7.6.2最大伸长线应变（第二强度）理论混凝土压缩时的破坏解释认为构件的屈服是由最大切应力引起的。当最大切应力达到单向拉伸试验的极限切应力时，构件就破坏了。1、破坏依据：3、适用范围：适用于破坏形式为屈服的构件。2、强度准则：7.6.3最大切应力（第三强度）理论认为构件的屈服是由畸变能密度引起的。当畸变能密度达到单向拉伸试验屈服时形状改变比能时，构件就破坏了。1、破坏依据：2、强度准则:3、适用范围：适用于破

6、坏形式为屈服的构件。7.6.4形状改变比能（第四强度）理论试验表明：对于塑性材料，例如钢材、铝、铜等，这个理论与实验结果基本上是符合的。在二向应力状态下，一般地说，畸变能密度理论较最大切应力理论更符合试验结果。由于最大切应力理论是偏于安全的，且使用较为简便，故在工程实践中应用较为广泛。相当应力把各种强度理论的强度条件写成统一形式式中的[s]为根据拉伸试验而确定的材料的许用拉应力；sr为复杂应力状态下s1、s2、s3按不同强度理论而形成的某种组合，称为相当应力。对于不同的强度理论，它们分别为：第一类强度理论——脆性断裂的理论第

7、一强度理论----最大拉应力理论第二强度理论----最大伸长线应变理论第二类强度理论——塑性屈服的理论第三强度理论----最大切应力理论第四强度理论----畸变能密度理论*7.6.5莫尔强度理论(了解)一、莫尔强度理论莫尔（ChristianOttoMohr）是一位著名的德国土木工程师。他1868－1873年之间在德国斯图加特工学院任工程力学教授。莫尔认为，根据试验所得到的在各种应力状态下的极限应力圆(以失效应力为直径所作的应力圆)具有一条公共包络线。一般地说，包络线是条曲线。stO31包络线与材料的性质有关，不同材料的

8、包络线不一样；但对同一材料则认为它是唯一的。对一个已知的应力状态1、2、3,如由1和3确定的应力圆在上述包络线之内，则这一应力状态不会引起失效。如恰与包络线相切，就表明这一应力状态已达到失效状态。stO31工程上用单轴拉伸和单轴压缩两种应力状态下通过试验所得到的两个极限应力圆