上海交通大学材料力学课件-强度理论.ppt

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1、材料力学第十章强度理论材料力学一、强度理论的概念基本变形下的强度条件（拉压）（弯曲）（正应力强度条件）（剪切）（扭转）（切应力强度条件）材料力学式中破坏正应力破坏切应力（通过试验测定）基本变形下危险点所处的应力状态：单向应力状态纯切应力状态复杂应力状态强度问题/强度理论的概念材料力学怎样建立一般应力状态下强度条件？难点应力状态的多样性试验的复杂性材料破坏原因的假说复杂应力状态强度问题/强度理论的概念材料力学两种强度破坏形式塑性材料破坏前发生显著的塑性变形，以至构件不能正常工作,严重时可发生剪切破坏。破坏断面多发生在最大切应力面

2、上，例如低碳钢拉、扭，铸铁压。（2）断裂脆性材料破坏前无明显的塑性变形即发生突然断裂。破坏断面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。复杂应力状态强度问题/强度理论的概念（1）屈服材料力学即：强度理论：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破坏极限的计算方法。不论处于什么应力状态，相同的失效原因导致相同的破坏形式。可利用拉伸试验的结果来建立建立复杂应力状态下的强度条件。复杂应力状态强度问题/强度理论的概念材料力学二、常用的强度理论关于屈服的强度理论最大切应力理论(III)形状改变比

3、能理论(IV)关于断裂的强度理论最大拉应力理论(II)最大拉应变理论(I)莫尔准则材料力学最大拉应力理论（第一强度理论）(MaximumTensile-StressCriterion)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极限值。关于断裂的强度理论复杂应力状态强度问题/常用的强度理论材料力学123=b最大拉应力理论复杂应力状态强度问题/常用的强度理论材料力学最大拉应力理论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：复杂应力状态强度问题/常用的强度

4、理论材料力学局限性：1.未考虑另外二个主应力影响;2.对受压的应力状态无法解释;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：此理论适用于大部分脆性材料受拉的应力状态，如铸铁受拉、扭。复杂应力状态强度问题/常用的强度理论材料力学最大拉应变理论（第二强度理论）(MaximumTensile-StrainCriterion)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）达到破坏伸长应变。复杂应力状态强度问题/常用的强度理论材料力学123最大拉应变理论=

5、b复杂应力状态强度问题/常用的强度理论材料力学最大拉应变理论强度条件实验表明：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。即复杂应力状态强度问题/常用的强度理论材料力学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。复杂应力状态强度问题/常用的强度理论材料力学关于屈服的强度理论(CriteriaofYield)最大切应力理论（第三强度理论）(Tresca’sCriterion)无论材料处于什么应力状态，只

6、要发生屈服，都是由于微元内的最大切应力达到了极限值。复杂应力状态强度问题/常用的强度理论材料力学123=s强度条件：复杂应力状态强度问题/常用的强度理论材料力学实验表明：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：1.未考虑的影响，试验证实最大影响达15%。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。复杂应力状态强度问题/常用的强度理论材料力学无论材料处于什么应力状态,只要发生屈服,都是由于微元的形状改变比能(即畸变能)达到一个共同

7、的极限值。畸变能理论（第四强度理论）(Mises’sCriterion)123复杂应力状态强度问题/常用的强度理论材料力学强度条件：=s复杂应力状态强度问题/常用的强度理论材料力学讨论：1.选用强度理论时要注意：破坏原因与破坏形式的一致性，理论计算应与试验结果接近。一般:第一、第二强度理论，适用于脆性材料（拉断）。第三、第四强度理论，适用于塑性材料（屈服、剪断）。2.材料的破坏形式与应力状态，速度，温度等有关。同一种材料在不同情况下，破坏形式不同，强度理论也应不同。如：复杂应力状态强度问题/常用的强度理论材料力学铸铁：单向

8、受拉时，脆性拉断第一、第二强度理论三向都受压时，产生屈服第三、第四强度理论3.如果考虑材料存在内在缺陷如裂纹，须利用断裂力学中的脆性断裂准则进行计算。低碳钢：单向受拉时，产生塑性变形第一、第二强度理论三向均