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1、为了探讨导致材料破坏的规律,对材料破坏或失效进行了假设即为强度理 论,简述工程力学中四大强度理论的基本内容一、四大强度理论基本内容介绍:1、最大拉应力理论(第一强度理论):这一理论认为引起材料脆性断裂破坏的因素是最大拉应力,无论什么应力状 态,只要构件内一点处的最大拉应力(T 1达到单向应力状态下的极限应力 (T b,材料就要发生脆性断裂。于是危险点处于复杂应力状态的构件发生脆性断裂破坏 的条件是:T 仁 T b。T b/s= T 所以按第一强度理论建立的强度条件为:T 1 W T 。2、最大伸长线应变理论(第二强度理论):这一理论认为最大伸长线应变是引起断裂的主要因素,无论什么应力状态, 只
2、要最大伸长线应变& 1达到单向应力状态下的极限值 & u,材料就要发生脆性 断裂破坏。& u=t b/E ; & 1=t b/E。由广义虎克定律得:& 1= t 1-u( t 2+t 3)/E所以 t 1-u( T 2+ T 3)= T bo按第二强度理论建立的强度条件为:T 1-U( T 2+ T 3) W T 。3、最大切应力理论(第三强度理论):这一理论认为最大切应力是引起屈服的主要因素, 无论什么应力状态,只要 最大切应力T max达到单向应力状态下的极限切应力 T 0,材料就要发生屈服破 坏。依轴向拉伸斜截面上的应力公式可知T 0= T s/2 ( T s横截面上的正应力)由公式得:
3、t max=r 1s= ( t 1- t 3) /2。所以破坏条件改写为 T 1- T 3=T So按第三强度理论的强度条件为:T 1- T 3 T 。4、形状改变比能理论(第四强度理论):这一理论认为形状改变比能是引起材料屈服破坏的主要因素,无论什么应力状态,只要构件内一点处的形状改变比能达到单向应力状态下的极限值,材料就要发生屈服破坏。二、四大强度理论适用的范围1、各种强度理论的适用范围及其应用第一理论的应用和局限1、应用材料无裂纹脆性断裂失效形势(脆性材料二向或三向受拉状态;最大压应力 值不超过最大拉应力值或超过不多)。2、局限没考虑(T2、(T3对材料的破坏影响,对无拉应力的应力状态无
4、法应用。第二理论的应用和局限1、应用脆性材料的二向应力状态且压应力很大的情况。2、局限与极少数的脆性材料在某些受力形势下的实验结果相吻合。第三理论的应用和局限1、应用材料的屈服失效形势。2、局限没考虑(7 2对材料的破坏影响,计算结果偏于安全。第四理论的应用和局限1、应用材料的屈服失效形势。2、局限与第三强度理论相比更符合实际,但公式过于复杂。2、总结来讲:第一和第二强度理论适用于:铸铁、石料、混凝土、玻璃等,通常以断裂形式失效的脆性材料。第三和第四强度理论适用于:碳钢、铜、铝等,通常以屈服形式失效 的塑 性材料。以上是通常的说法,在实际中,有复杂受力条件下,哪怕同种材料的失效形 式也可能不同,对应的强度理论也会随之改变。例如,在三向应力状况下,某些 塑性材料会呈现出脆
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