材料力学第九章强度理论.ppt
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1、第九章 强度设计理论,本章重点 1.强度理论的概念 2.四种主要强度理论及其应用 3.杆件强度的合理设计,9-1 强度理论,轴向拉压、弯曲正应力,扭转、弯曲剪应力,材料破坏的形式主要有两类:,2、塑性屈服(剪切破坏),1、脆性断裂(断裂破坏),一、强度理论的概念,无论是简单或复杂应力状态,引起失效的因素是相同的。且应具有相同的失效基准。,利用强度理论可由简单的应力状态的实验结果,建立复杂应力状态的强度条件。,材料失效的原因是应力、应变和变形能等诸因素中的某一因素引起的。,强度理论在不断发展!,二、常用的四种强度理论,材料破坏的基本形式:脆断、屈服,相应地,强度理论也可分为两类:一类是关于脆性断
2、裂的强度理论;一类是关于塑性屈服的强度理论。,(一)、关于脆断的强度理论,1、最大拉应力理论(第一强度理论),假定:无论材料内各点的应力状态如何,只要有一点的主应力1 达到单向拉伸断裂时的极限应力u,材料即破坏。在单向拉伸时,极限应力 u=b 失效条件可写为 1 b,第一强度理论强度条件:,第一强度理论最大拉应力理论,试验证明,这一理论与铸铁、岩石、陶瓷、玻璃等脆性材料的拉断试验结果相符,这些材料在轴向拉伸时的断裂破坏发生于拉应力最大的横截面上。脆性材料的扭转破坏,也是沿拉应力最大的斜面发生断裂,这些都与最大拉应力理论相符。,实践证明,该理论适合脆性材料在单向、二向或三向受拉的情况。此理论不足
3、之处是没有考虑其它二个主应力对材料破坏的影响。,2、最大伸长线应变理论(第二强度理论),假定:无论材料内各点的应变状态如何,只要有一点的最大伸长线应变1达到单向拉伸断裂时应变的极限值 u,材料即破坏。发生脆性断裂的条件是 1 u 若材料直到脆性断裂都是在线弹性范围内工作,则,由此导出失效条件的应力表达式为:,第二强度理论强度条件:,该理论能很好地解释石料或混凝土等脆性材料受轴向压缩时沿横向(裂纹呈竖向)发生断裂破坏的现象。铸铁在,且 的情况下,试验结果也与该理论的计算结果相近。,按照此理论,铸铁在二向拉伸时应比单向拉伸时更安全,这与试验结果不符。同样此理论也不能解释三向均匀受压时,材料不易破坏
4、这一现象。,(二)、关于屈服的强度理论,1、最大剪应力理论(第三强度理论)假定:无论材料内各点的应力状态如何,只要有一点的最大剪应力max达到单向拉伸屈服剪应力S时,材料就在该处出现明显塑性变形或屈服。,屈服破坏条件是:,最大剪应力理论,破 坏 条 件,强度条件,第三强度理论曾被许多塑性材料的试验结果所证实,且稍偏于安全。这个理论所提供的计算式比较简单,故它在工程设计中得到了广泛的应用。该理论没有考虑中间主应力2的影响,其带来的最大误差不超过15,而在大多数情况下远比此为小。,对三向均匀受拉时,塑性材料也会发生脆性断裂破坏的事实无法解释。,2、形状改变能密度理论(第四强度理论)(畸变能密度),
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- 材料力学 第九 强度 理论
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