20讲材料破坏形式和强度理论ppt课件

1、第二十讲 材料破坏形式和强度理论 湖南理工学院曾纪杰 一一 材料失效形式材料失效形式(1)(1)屈屈 服流动）：服流动）： 材料破坏前发生显著的塑性变形，破坏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。上，例如低碳钢拉、扭，铸铁压。(2)(2)断断 裂裂 材料无明显的塑性变形即发生断裂，断面较粗糙，且多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。脆断等。 (3)(3)温度的影响；应力的

2、影响温度的影响；应力的影响二二 基本变形下强度条件直接比较）基本变形下强度条件直接比较）max,maxAFN（拉压）（拉压）maxmaxWM（弯曲）（弯曲）*maxzzsbISF（剪切）（剪切）（改动）（改动）maxpnWM（正应力强度条件）（正应力强度条件）（剪应力强度条件）（剪应力强度条件）式中式中,n为极限应力为极限应力n为极限应力为极限应力（通过试验测定）（通过试验测定）基本变形下的强度条件为什么可以这样建立？由于(1)构件内的应力状态比较简单单向应力状态纯剪应力状态(2)用接近这类构件受力情况的试验装置测定极限应力值比较容易实现。复杂应力状态下的强度条件是什么？怎样建立？xxyy它的

3、强度条件是： x、y 吗？ x、y实践证明：强度与、均有关，相互影响例：易剪断 不易剪断就象推动某物一样：易动 不易动 强度与强度与xx、yy、z (1z (1223)3)间的比例有关间的比例有关1=2=0 1=2=3 单向压缩，极易破坏 三向均有受压，极难破坏石材123那么，复杂应力状态下的强度条件怎样建立？由于由于(1)(1)复杂应力状态各式各样，无穷多种；复杂应力状态各式各样，无穷多种； (2)(2)实验无穷无尽，不可能完成；实验无穷无尽，不可能完成；(3)(3)有些复杂应力状态的实验，技术上难以实现有些复杂应力状态的实验，技术上难以实现长期以来，随着生产和实践的发展，大量工程构件强度失

4、效的实例和材料失效的实验结果表明：虽然复杂应力状态各式各样，但是材料在复杂应力状态下的强度失效的形式却是共同的，而且是有限的无论应力状态多么复杂，资料在常温静载作用下的主要发生两种强度失效形式：一种是断裂，另一种是屈服。强度理论的概念强度理论的概念何谓强度理论？何谓强度理论？根据材料在不同应力状态下强度失效共同原因的假根据材料在不同应力状态下强度失效共同原因的假说，利用单向拉伸的实验结果，建立复杂应力状态下的说，利用单向拉伸的实验结果，建立复杂应力状态下的强度条件，这就是强度理论。强度条件，这就是强度理论。 关于断裂的强度理论关于断裂的强度理论 最大拉应力理论第一强度理论）最大拉应力理论第一强

5、度理论） 最大拉应变理论第二强度理论）最大拉应变理论第二强度理论） 关于屈服的强度理论关于屈服的强度理论 最大切应力理论第三强度理论）最大切应力理论第三强度理论） 形状改变比能理论第四强度理论）形状改变比能理论第四强度理论） 莫尔理论莫尔理论三三 常用的强度理论常用的强度理论1 最大拉应力理论第一强度理论） 无论材料处于什么应力状态无论材料处于什么应力状态,只要发生脆性断裂只要发生脆性断裂,都是由都是由于微元内的最大拉应力达到了一个共同的极限值。于微元内的最大拉应力达到了一个共同的极限值。 omaxmaxb1 bb1n即即 11r1 1、未考虑另外二个主应力影响，、未考虑另外二个主应力影响，2

6、 2、对没有拉应力的应力状态无法应用，、对没有拉应力的应力状态无法应用，3 3、对塑性材料的破坏无法解释，、对塑性材料的破坏无法解释，4 4、无法解释三向均压时，既不屈服、也不破、无法解释三向均压时，既不屈服、也不破 坏的现象。坏的现象。实验表明：此理论对于大部分脆性材料受拉应力作用，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。结果与实验相符合，如铸铁受拉、扭。2 最大拉应变理论第二强度理论）1 无论材料处于什么应力状态无论材料处于什么应力状态,只要发生脆性断裂只要发生脆性断裂,都是由于都是由于微元内的最大拉应变微元内的最大拉应变 （线变形达到简单拉伸时材

7、料的极限（线变形达到简单拉伸时材料的极限应变值。应变值。 11实验表明：此理论对于一拉一压的二向应力状态的脆实验表明：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。更接近实际情况。nEEb/)(1321即即)(3212r局限性：1 1、第一强度理论不能解释的问题，未能解决，、第一强度理论不能解释的问题，未能解决，2 2、在二向或三向受拉时，、在二向或三向受拉时， )(3212r11r似乎比单向拉伸时更安全，但实验证明并非如此。似乎比单向拉伸时更安全，但实验证明并非如此。31maxs屈服条件：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。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。)0(max 2、不能解释三向均拉下可能发生断裂的现象，、不能解释三向均拉下可能发生断裂的现象，3 3、不适用于脆性材料的破坏。、不适用于脆性材料的破坏。 1 1、未考虑、未考虑 的影响，试验证实最大影响达的影响，试验证实最大影响达15%15%。20dduu213232221d)()()(61Eu屈服条件：2s0d31Eus213232221)()()(2