《材料力學(xué)：第 八 章 復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)強度問題(1)》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《材料力學(xué)：第 八 章 復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)強度問題(1)（22頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、Page1Page2Page31 1、簡單強度問題的處理方法：、簡單強度問題的處理方法：a、單向應(yīng)力狀態(tài)（拉、壓、彎）單向應(yīng)力狀態(tài)（拉、壓、彎） nu maxmaxb、平面純剪應(yīng)力狀態(tài)（扭）平面純剪應(yīng)力狀態(tài)（扭） nu maxmax靠試驗測靠試驗測u（ u ），選，選n n，定，定（或（或 ），確定強度），確定強度一、一、 問題的提出問題的提出Page42 2、復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下的強度條件、復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下的強度條件 yx x x x y y y 不能保證安全不能保證安全 oCD(x, x)E微體上的最微體上的最大正應(yīng)力大正應(yīng)力微體上的最微體上的最大切應(yīng)力大切應(yīng)力maxmax ？靠試驗確定強度條件靠

2、試驗確定強度條件？ 復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)的試驗機及測試手段有限。復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)的試驗機及測試手段有限。 能否用單向受力的試驗結(jié)果，解決復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下能否用單向受力的試驗結(jié)果，解決復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下 材料破壞的判據(jù)和準(zhǔn)則？材料破壞的判據(jù)和準(zhǔn)則？無數(shù)組合無數(shù)組合3 2 1 Page5利用簡單應(yīng)力狀態(tài)實驗結(jié)果利用簡單應(yīng)力狀態(tài)實驗結(jié)果建立復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)強度條件建立復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)強度條件二、二、 研究目的研究目的三、三、 研究途徑研究途徑四、四、 強度理論強度理論關(guān)于材料破壞或失效規(guī)律的假說關(guān)于材料破壞或失效規(guī)律的假說尋找引起材料破壞或失效的共同規(guī)律尋找引起材料破壞或失效的共同規(guī)律確定復(fù)雜應(yīng)力的相當(dāng)（單向拉伸）應(yīng)力確定復(fù)

3、雜應(yīng)力的相當(dāng)（單向拉伸）應(yīng)力r Page6 回顧幾個基本力學(xué)性能試驗回顧幾個基本力學(xué)性能試驗：單向拉伸：單向拉伸：低碳鋼：低碳鋼：鑄鐵：鑄鐵：屈服屈服45o方向出現(xiàn)滑移線方向出現(xiàn)滑移線斷裂斷裂沿橫截面拉斷沿橫截面拉斷單向壓縮：單向壓縮：低碳鋼：低碳鋼：鑄鐵：鑄鐵：屈服屈服45o方向出現(xiàn)滑移線方向出現(xiàn)滑移線斷裂斷裂沿沿55o方向剪斷方向剪斷扭轉(zhuǎn)：扭轉(zhuǎn)：低碳鋼：低碳鋼：鑄鐵：鑄鐵：屈服屈服沿母線和圓周線出現(xiàn)滑移線沿母線和圓周線出現(xiàn)滑移線斷裂斷裂沿沿45o螺旋線方向拉斷螺旋線方向拉斷材料的失效有一定的規(guī)律材料的失效有一定的規(guī)律拉應(yīng)力過大導(dǎo)致材料失效拉應(yīng)力過大導(dǎo)致材料失效切應(yīng)力過大導(dǎo)致材料失效切應(yīng)力過

4、大導(dǎo)致材料失效Page7兩類破壞現(xiàn)象兩類破壞現(xiàn)象兩類強度理論兩類強度理論 試驗觀察與分析試驗觀察與分析Page8觀察破壞現(xiàn)象觀察破壞現(xiàn)象尋找破壞原因?qū)ふ移茐脑蚍治鰯嗫趹?yīng)力分析斷口應(yīng)力提出關(guān)于材料破提出關(guān)于材料破壞規(guī)律的假說壞規(guī)律的假說強度理論強度理論試驗驗證試驗驗證 研究方法研究方法：Page9五、五、 兩類強度理論兩類強度理論1. 1. 兩類破壞形式兩類破壞形式脆性材料：斷裂脆性材料：斷裂塑性材料：屈服塑性材料：屈服 b鑄鐵拉伸曲線鑄鐵拉伸曲線2. 2. 兩類強度理論兩類強度理論關(guān)于斷裂的強度理論關(guān)于斷裂的強度理論關(guān)于屈服的強度理論關(guān)于屈服的強度理論 os低碳鋼拉伸曲線低碳鋼拉伸曲線bPa

5、ge10一、最大拉應(yīng)力理論（第一強度理論）一、最大拉應(yīng)力理論（第一強度理論）1b 斷裂條件：斷裂條件： bn1 強度條件：強度條件：該理論認(rèn)為：該理論認(rèn)為：引起材料斷裂的主要因素是引起材料斷裂的主要因素是最大拉應(yīng)力最大拉應(yīng)力 不論材料處于何種應(yīng)力狀態(tài)，只要不論材料處于何種應(yīng)力狀態(tài)，只要最大拉應(yīng)力最大拉應(yīng)力 1 1達(dá)達(dá) 到到材料材料單向拉伸時的強度極限單向拉伸時的強度極限 b b，材料即發(fā)生斷裂。，材料即發(fā)生斷裂。 r1為為第一強度理論的相當(dāng)應(yīng)力第一強度理論的相當(dāng)應(yīng)力1(0) r1 Page11 適用于脆性材料當(dāng)適用于脆性材料當(dāng) - -maxmax + +maxmax或或- -maxmax略大于

6、略大于 + +maxmax的情況的情況 鑄鐵材料在單向拉伸和扭轉(zhuǎn)時的破鑄鐵材料在單向拉伸和扭轉(zhuǎn)時的破 壞符合此理論壞符合此理論 脆性材料在二向或三向拉伸斷裂時，脆性材料在二向或三向拉伸斷裂時， 試驗與該理論結(jié)果一致；試驗與該理論結(jié)果一致； 當(dāng)當(dāng)脆性材料存在壓應(yīng)力時，只要脆性材料存在壓應(yīng)力時，只要 - -maxmax + +maxmax或或- -maxmax略大于略大于+ +maxmax， 試驗與該理論結(jié)果大致相近。試驗與該理論結(jié)果大致相近。Page12 第一強度理論的應(yīng)用第一強度理論的應(yīng)用 鑄鐵試件拉伸斷裂鑄鐵試件拉伸斷裂 maxmaxFAFF 鑄鐵試件扭轉(zhuǎn)斷裂鑄鐵試件扭轉(zhuǎn)斷裂 maxmaxP

7、MWMM 鑄鐵試件壓縮試驗鑄鐵試件壓縮試驗 第一強度理論適用范圍：第一強度理論適用范圍：第一強度理論失效第一強度理論失效？FFmax0 ,maxmaxtc Page13如下情況是否可采用第一強度理論（鑄鐵材料），應(yīng)力如下情況是否可采用第一強度理論（鑄鐵材料），應(yīng)力單位單位MPa4010202010302030Page14二、最大拉應(yīng)變理論（第二強度理論）二、最大拉應(yīng)變理論（第二強度理論）u11 斷裂條件：斷裂條件： 當(dāng)當(dāng)脆性材料存在壓應(yīng)力，而且脆性材料存在壓應(yīng)力，而且- - + +時時， 試驗與第一強度理論結(jié)果不符合。試驗與第一強度理論結(jié)果不符合。第二強度理論認(rèn)為：引起材料斷裂的主要因素第二強

8、度理論認(rèn)為：引起材料斷裂的主要因素 是是最大拉應(yīng)變。最大拉應(yīng)變。 不論材料處于何種應(yīng)力狀態(tài)，只要不論材料處于何種應(yīng)力狀態(tài)，只要最大拉應(yīng)最大拉應(yīng)變變 1 1達(dá)到達(dá)到材料單向拉伸斷裂時的最大拉應(yīng)變材料單向拉伸斷裂時的最大拉應(yīng)變 1 1u，材料即發(fā)生斷裂材料即發(fā)生斷裂。Page15 123bn - -+ + 強度條件：強度條件： 123b -+-+ 2123r - -+ +第二強度理論的第二強度理論的相當(dāng)應(yīng)力相當(dāng)應(yīng)力 11231E -+-+工作應(yīng)變：工作應(yīng)變： 112311ubuEE -+-+單拉極限應(yīng)力單拉極限應(yīng)力: :轉(zhuǎn)換為由應(yīng)力表示的斷裂條件轉(zhuǎn)換為由應(yīng)力表示的斷裂條件適用于非金屬脆性材料（磚、

9、石等），二向拉壓，且適用于非金屬脆性材料（磚、石等），二向拉壓，且,maxmaxtc 123,0b Page16max13()/2, 一、最大切應(yīng)力理論一、最大切應(yīng)力理論（第三強度理論）（第三強度理論）屈服條件屈服條件: :maxs 強度條件：強度條件： 313r簡單，被廣泛應(yīng)用。缺點：未計及簡單，被廣泛應(yīng)用。缺點：未計及2 2的影響。的影響。該理論認(rèn)為：引起材料屈服的主要因素是該理論認(rèn)為：引起材料屈服的主要因素是最大切應(yīng)力最大切應(yīng)力 不論材料處于何種應(yīng)力狀態(tài)，只要最大切應(yīng)力不論材料處于何種應(yīng)力狀態(tài)，只要最大切應(yīng)力 max達(dá)到達(dá)到材材 料單向拉伸屈服時的最大切應(yīng)力料單向拉伸屈服時的最大切應(yīng)力

10、S ，材料即發(fā)生屈服。，材料即發(fā)生屈服。13()/2/2s單向拉伸屈服時相單向拉伸屈服時相應(yīng)最大切應(yīng)力應(yīng)最大切應(yīng)力工作應(yīng)力最大切應(yīng)力工作應(yīng)力最大切應(yīng)力/2ss 第三強度理論第三強度理論的相當(dāng)應(yīng)力的相當(dāng)應(yīng)力Page17二、畸變能理論二、畸變能理論（第四強度理論）（第四強度理論）屈服條件：屈服條件： s2132322216)1(dvE + + + +強度條件強度條件: + + + 213232221421r該理論認(rèn)為：引起材料屈服的主要因素是該理論認(rèn)為：引起材料屈服的主要因素是畸變能密度畸變能密度 不論材料處于何種應(yīng)力狀態(tài)，只要畸變能密度不論材料處于何種應(yīng)力狀態(tài)，只要畸變能密度v vd d達(dá)到達(dá)到

11、材材 料單向拉伸屈服時的畸變能密度料單向拉伸屈服時的畸變能密度v vd dS S ，材料即發(fā)生屈服。，材料即發(fā)生屈服。 EEs3)1(6)1(2213232221 + + + + +第四強度理論第四強度理論的相當(dāng)應(yīng)力的相當(dāng)應(yīng)力Page18 兩種特殊的應(yīng)力狀態(tài)兩種特殊的應(yīng)力狀態(tài) 1 2 3塑性材料三向等拉塑性材料三向等拉123340rr脆性斷裂脆性斷裂:需用第一強度理論需用第一強度理論 1 2 3脆性材料三向受壓脆性材料三向受壓產(chǎn)生顯著塑性變形產(chǎn)生顯著塑性變形需考慮第三、四強度理論需考慮第三、四強度理論一般情況用第二強度理論一般情況用第二強度理論11231()0E -+-+Page19一種常見平

12、面應(yīng)力狀態(tài)的相當(dāng)應(yīng)力一種常見平面應(yīng)力狀態(tài)的相當(dāng)應(yīng)力4232 + + r3242 + + r)4(212minmax2 + + 0)4(2122312 + + 根據(jù)第三強度理論：根據(jù)第三強度理論：根據(jù)第四強度理論：根據(jù)第四強度理論： Page20已知脆性材料的許用拉應(yīng)力已知脆性材料的許用拉應(yīng)力 和泊松比和泊松比 ，試確定該材試確定該材料在純剪切時的許用切應(yīng)力料在純剪切時的許用切應(yīng)力 取純剪切應(yīng)力狀態(tài)微體取純剪切應(yīng)力狀態(tài)微體 - - 321 , 0 ,按第一強度理論按第一強度理論但但 由以上得到由以上得到 三、三、 與與 的關(guān)系的關(guān)系 ,1即即Page21按第二強度理論，并設(shè)按第二強度理論，并設(shè)0.30.3 321 8.077.011 考慮到：考慮到： 由以上得到：由以上得到： 8 . 0工程實際中，脆性材料的許用切應(yīng)力工程實際中，脆性材料的許用切應(yīng)力通常取為：通常取為： 0 . 18 . 0Page22根據(jù)塑性材料單向拉伸時的根據(jù)塑性材料單向拉伸時的 ，確定純剪切時的確定純剪切時的 6 . 05 . 0 4232 + + r3242 + + r根據(jù)第三強度理論根據(jù)第三強度理論根據(jù)第四強度理論根據(jù)第四強度理論 若若 =0，即為純剪切，即為純剪切2 3 2 3 工程實際中，塑性材料的許用切應(yīng)力工程實際中，塑性材料的許用切應(yīng)力通常取為：通常取為：