广西大学材料力学课件-第9章.ppt

材料力学第九章复杂应力状态强度问题 第九章强度理论§9–1引言§9–2关于断裂的强度理论§9–3关于屈服的强度理论§9–4强度理论的应用§9–5承压薄壁圆筒的强度计算§9–6关于强度理论的试验研究§9–7莫尔强度理论 §9–1引言强度理论：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，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。 构件由于强度不足将引发两种失效形式：(1)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，如铸铁受拉、扭，低温脆断等。关于断裂的强度理论：最大拉应力理论和最大拉应变理论(2)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，且多发生在最大剪应力面上，例如低碳钢拉、扭，铸铁压。关于屈服的强度理论：最大切应力理论和畸变能理论 §9–2关于断裂的强度理论材料发生断裂的主要因素是最大拉应力达到极限值－构件危险点的最大拉应力－极限拉应力，由单拉实验测得一、最大拉应力理论（第一强度理论） 断裂条件强度条件铸铁扭转铸铁拉伸 二、最大拉应变理论（第二强度理论）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）达到简单拉伸时的破坏伸长应变数值。－构件危险点的最大伸长线应变－极限伸长线应变，由单向拉伸实验测得 断裂条件即强度条件实验表明：此理论对于拉伸一压缩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。 §9–3关于屈服的强度理论一、最大切应力理论（第三强度理论）无论材料处于什么应力状态,只要发生屈服,都是由于微元内的最大切应力达到了某一极限值。－构件危险点的最大切应力－极限切应力，由单向拉伸实验测得 屈服条件强度条件低碳钢拉伸低碳钢扭转 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。 二、畸变能理论（第四强度理论）无论材料处于什么应力状态,只要发生屈服,都是由于微元的最大畸变能密度达到一个极限值。－构件危险点的畸变能密度－畸变能密度的极限值，由单拉实验测得 屈服条件强度条件实验表明：对塑性材料，此理论比第三强度理论更符合试验结果，在工程中得到了广泛应用。 强度理论的统一表达式：相当应力： 一、脆性与塑性状态材料的失效形式不仅与材料的性质有关，而且还与其工作条件（所处应力状态的形式、温度以及加载速度等有关）。§9–4强度理论的应用同一种材料在不同的工作条件下，可能由脆性状态转入塑性状态，或由塑性状态转入脆性状态。 二、单向与纯剪切组合应力状态的强度条件 三、许用切应力的确定对于纯剪切应力状态，有对于纯剪切应力状态，有对于纯剪切应力状态，一般取 §9–5薄壁圆筒的强度计算一、薄壁圆筒应力分析1、薄壁圆筒横截面上的轴向正应力2、薄壁圆筒的周向正应力式中，p为圆筒内压的压强，D为圆筒的内径，为圆筒壁厚。3、主应力 1、对于塑性材料制成的薄壁圆筒，应按第三与第四强度理论来建立强度条件，其分别为：二、薄壁圆筒的强度条件2、对于脆性材料制成的薄壁圆筒，应按第一与第二强度理论来建立强度条件，其分别为： 本章结束