强度理论.ppt

强度理论.ppt

《强度理论.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《强度理论.ppt（29页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

第十章强度理论,10-1强度理论的概念,10-2四种常用强度理论,本章要解决的核心问题：

构件受力达到什么程度会发生破坏。

10-1强度理论的概念,一、材料破坏的两种形式,

（1）屈服（流动）:

材料破坏前发生显著的塑性变形。

（2）断裂:

材料破坏时无明显的塑性变形。

二、影响材料破坏形式的因素,

（1）与材料的力学性质有关。

（2）与材料的受力状态有关。

实践表明，无论塑性材料还是脆性材料，在三向压应力状态且三个主应力相近时都将以屈服的形式失效；在三向拉应力状态且三个主应力相近时都将以断裂的形式失效。

铸铁单向受拉时以断裂的形式失效，但淬火钢球压在厚铸铁板上，接触点附近的材料处于三向受压状态，随着压力的增大，铸铁板会出现明显的凹坑，这表明已出现屈服现象。

实例:

碳钢在单向拉伸下以屈服的形式失效，但碳钢制成的螺栓，螺纹根部因应力集中引起三向拉伸就会出现断裂。

三、危险点的概念,危险点是构件上材料受力最不利的点，是构件破坏的起始点。

危险点一般为内力最大截面上应力最大的点。

如果危险点不发生破坏，整个构件就不会发生破坏。

四、如何确保危险点不发生破坏？

（强度条件的建立）,方法：

限制危险点的应力水平。

（1）单向应力状态下强度条件的建立,通过试验测定,破坏正应力,

（2）纯剪切应力状态下强度条件的建立,通过试验测定,破坏切应力,由此可见，单向应力状态和纯剪切应力状态下，强度条件是建立在实验基础上的，且是足够准确的。

（3）复杂应力状态下强度条件如何建立？

能否依靠实验建立？

不能！

（1）应力状态的多样性：

复杂应力状态中应力组合的方式和比值又有各种可能。

（2）试验的复杂性：

完全复现实际中遇到的各种复杂应力状态很困难。

（4）强度理论的概念,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种种假说假设。

各种强度理论都认为：

无论是何种形式的应力状态，引起失效的因素是相同的。

也就是说，造成材料失效的原因与应力状态无关。

由此便可用拉伸试验（单向应力状态）的结果，建立复杂应力状态下的强度条件。

这类假说认为:

材料之所以按某种方式（断裂或屈服）失效，是应力、应变或变形能等因素中某一因素引起的。

10-2四种常用强度理论,关于屈服失效的强度理论最大切应力理论形状改变比能理论,关于断裂失效的强度理论最大拉应力理论最大伸长线应变理论,关于断裂失效的强度理论,最大拉应力理论（第一强度理论）：

最大拉应力是使材料发生断裂破坏的主要因素。

即认为不论是什么应力状态，只要最大拉应力达到材料单向拉伸断裂时的拉应力，材料就发生断裂。

断裂准则:

强度条件:

实验表明：

此理论对于大部分脆性材料受拉应力作用，结果与实验相符合，如铸铁受拉、扭。

局限性：

1、未考虑另外二个主应力影响。

2、对没有拉应力的应力状态无法应用。

最大伸长线应变理论（第二强度理论）：

最大伸长应变是使材料发生断裂破坏的主要因素。

即认为不论是什么应力状态，只要最大伸长线应变达到材料单向拉伸断裂时的线应变，材料就发生断裂。

断裂准则:

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。

局限性：

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。

关于屈服失效的强度理论,最大切应力理论（第三强度理论）：

最大切应力是使材料发生屈服破坏的主要因素。

即认为不论是什么应力状态，只要最大切应力达到材料单向拉伸屈服时的最大切应力，材料就发生屈服。

屈服准则:

强度条件:

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。

局限性：

未考虑主应力的影响，试验证实偏于安全。

形状改变比能理论（第四强度理论）：

形状改变必比能是使材料发生屈服破坏的主要因素。

即认为不论是什么应力状态，只要形状改变比能达到材料单向拉伸屈服时的形状改变比能，材料就发生屈服。

屈服准则:

强度条件:

实验表明：

它比第三强度理论更符合试验结果。

在纯剪切的情况下，由第三强度理论得出的结果比第四强度理论结果大15,这是两者差异最大的情况。

四个强度理论强度条件的统一形式,材料在单向受力状态的许用应力,相当应力,即是与复杂应力状态危险程度相当的单向拉应力,相当应力的含义,都是在常温、静载下，适用于均匀、连续、各向同性材料的强度理论。

选用强度理论应当注意：

讨论：

（1）一般而言，脆性材料通常以断裂方式失效，应选用第一、第二强度理论。

塑性材料通常以屈服方式失效，应选用第三、第四强度理论。

（2）材料的破坏形式与应力状态有关，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。

危险点：

按某一强度理论计算的相当应力最大的点。

应用强度理论解决实际问题的步骤,

（1）分析计算构件危险点上的应力。

（2）确定危险点的主应力、和。

（3）选用适当的强度理论计算其相当应力，然后运用强度条件进行强度计算。

水管在寒冬低温条件下，由于管内水结冰引起体积膨胀，而导致水管爆裂。

由作用反作用定律可知，水管与冰块所受的压力相等，试问为什么冰不破裂，而水管发生爆裂？

思考题:

例题1,已知：

铸铁构件上危险点的应力状态。

铸铁拉伸许用应力=30MPa。

试校核该点的强度。

解：

首先根据材料和应力状态确定破坏形式，选择强度理论。

断裂破坏，选用最大拉应力理论。

其次确定主应力：

129.28MPa,23.72MPa,30,结论：

强度是安全的。

例题2,已知：

和，试写出四个强度理论的强度条件。

解：

首先确定主应力,注意！

对单向应力状态，强度理论的强度条件相同。

“豆腐渣”工程触目惊心1999年1月4日，长200米的重庆綦江彩虹桥垮塌，死36人，多人受伤失踪。

1998年8月7日，号称“固若金汤”的九江长江大堤发生决堤，事后调查，大堤里面根本没有钢筋。

朱总理怒斥为“王八蛋”工程。

1998年10月，沈哈高速公路清阳河大桥出现坍塌，造成2人死亡、5人重伤。

1997年3月25日，福建莆田江口镇新光电子有限公司一栋职工宿舍楼倒塌，死亡35人、重伤上百人。

牢固树立强度观念！