强度失效材料力学

1、强度失效材料力学第1页，共60页，2022年，5月20日，9点45分，星期三单向应力状态下 材料的力学行为 弹性行为 屈服行为 断裂行为 硬化与软化行为 拉延行为 卸载与重新加载行为 三种拉伸应力-应变曲线 单向压缩应力状态下材料的力学行为 单向应力状态下材料的失效判据第7章 强度失效分析与设计准则第2页，共60页，2022年，5月20日，9点45分，星期三单向应力状态下 材料的力学行为 三种拉伸应力应变曲线脆性材料第12章 失效分析与设计准则第3页，共60页，2022年，5月20日，9点45分，星期三单向应力状态下 材料的力学行为韧性金属材料第7章 强度失效分析与设计准则 三种拉伸应力应变曲

2、线第4页，共60页，2022年，5月20日，9点45分，星期三单向应力状态下 材料的力学行为聚合物第7章 强度失效分析与设计准则 三种拉伸应力应变曲线第5页，共60页，2022年，5月20日，9点45分，星期三单向应力状态下 材料的力学行为 屈服行为0.2条件屈服应力塑性应变等于0。2时的应力值第7章 强度失效分析与设计准则第6页，共60页，2022年，5月20日，9点45分，星期三单向应力状态下 材料的力学行为 屈服行为0.2条件屈服应力塑性应变等于0。2时的应力值第7章 强度失效分析与设计准则第7页，共60页，2022年，5月20日，9点45分，星期三 硬化与软化行为单向应力状态下 材料的

3、力学行为第7章 强度失效分析与设计准则第8页，共60页，2022年，5月20日，9点45分，星期三 硬化与软化行为单向应力状态下 材料的力学行为第7章 强度失效分析与设计准则第9页，共60页，2022年，5月20日，9点45分，星期三 断裂行为单向应力状态下 材料的力学行为第7章 强度失效分析与设计准则第10页，共60页，2022年，5月20日，9点45分，星期三强度指标(失效应力) 韧性材料oS 脆性材料ob韧性指标单向应力状态下 材料的力学行为脆性材料韧性金属材料第7章 强度失效分析与设计准则延伸率第11页，共60页，2022年，5月20日，9点45分，星期三单向应力状态下 材料的力学行为

4、 卸载与重新加载行为卸载第7章 强度失效分析与设计准则第12页，共60页，2022年，5月20日，9点45分，星期三单向应力状态下 材料的力学行为 卸载与再加载行为再加载第7章 强度失效分析与设计准则第13页，共60页，2022年，5月20日，9点45分，星期三单向应力状态下 材料的力学行为 单向压缩应力状态下 材料的力学行为 第7章 强度失效分析与设计准则第14页，共60页，2022年，5月20日，9点45分，星期三单向应力状态下 材料的力学行为 单向压缩应力状态下 材料的力学行为 第7章 强度失效分析与设计准则第15页，共60页，2022年，5月20日，9点45分，星期三失效的概念与分类第

5、7章 强度失效分析与设计准则7-2 失效的概念与分类材料的力学行为使构件丧式正常功能的现象构件失效失效分类强度失效刚度失效屈曲失效疲劳失效蠕变失效松弛失效第16页，共60页，2022年，5月20日，9点45分，星期三 单向应力状态下 材料的失效判据单向应力状态下 材料的力学行为韧性材料脆性材料第7章 强度失效分析与设计准则max= = bmax= = s第17页，共60页，2022年，5月20日，9点45分，星期三第7章 强度失效分析与设计准则难 点 应力状态的多样性 试验的复杂性 不可能性与可能性7-3 强度失效判据与设计准则第18页，共60页，2022年，5月20日，9点45分，星期三第7

6、章 强度失效分析与设计准则7-3 强度失效分析与设计准则 对于相同的失效形式建立失效原因假说的可能性； 利用拉伸试验的结果建立复杂应力 状态下的失效判据 不可能性与可能性第19页，共60页，2022年，5月20日，9点45分，星期三第7章 强度失效分析与设计准则常温静载下的失效(1) 屈 服(2) 断 裂无裂纹体含裂纹体 强度失效(Failure by Lost Strength) 由于断裂(Rupture)或屈服(Yield)引起的失效第20页，共60页，2022年，5月20日，9点45分，星期三第7章 强度失效分析与设计准则7-4屈服准则(Criteria of Yield) 最大切应力准

7、则 (Trescas Criterion) 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共同的极限值。第21页，共60页，2022年，5月20日，9点45分，星期三第7章 强度失效分析与设计准则 最大切应力准则 (Trescas Criterion) 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共同的极限值。123= s第22页，共60页，2022年，5月20日，9点45分，星期三第7章 强度失效分析与设计准则123= s失效判据设计准则 最大切应力准则第23页，共60页，2022年，5月20日，9点45分，星期三第7章 强度失效

8、分析与设计准则失效判据第24页，共60页，2022年，5月20日，9点45分，星期三第7章 强度失效分析与设计准则 屈服准则(Criteria of Yield)形状改变比能准则(Misess Criterion) 无论材料处于什么应力状态,只要发生屈服,都是由于微元的形状改变比能达到一个共同的极限值。第25页，共60页，2022年，5月20日，9点45分，星期三第7章 强度失效分析与设计准则 屈服准则(Criteria of Yield)形状改变比能准则(Misess Criterion) 无论材料处于什么应力状态,只要发生屈服,都是由于微元的形状改变比能达到一个共同的极限值。第26页，共6

9、0页，2022年，5月20日，9点45分，星期三第7章 强度失效分析与设计准则形状改变比能准则123= s第27页，共60页，2022年，5月20日，9点45分，星期三第7章 强度失效分析与设计准则形状改变比能准则失效判据设计准则第28页，共60页，2022年，5月20日，9点45分，星期三第7章 强度失效分析与设计准则平面应力状态下畸变能准则的几何表示第29页，共60页，2022年，5月20日，9点45分，星期三第7章 强度失效分析与设计准则 断裂准则(Criteria of Fracture) 无裂纹体的断裂准则最大拉应力准则(Maximum Tensile-Stress Criterio

10、n)无论材料处于什么应力状态, 只要产生 脆性断裂, 都是由于微元最大拉力达到了一个共同的极限值。 第30页，共60页，2022年，5月20日，9点45分，星期三第7章 强度失效分析与设计准则123= b 无裂纹体的断裂准则最大拉应力准则第31页，共60页，2022年，5月20日，9点45分，星期三第7章 强度失效分析与设计准则 无裂纹体的断裂准则最大拉应力准则失效判据设计准则第32页，共60页，2022年，5月20日，9点45分，星期三第7章 强度失效分析与设计准则 带裂纹体的断裂准则 线性断裂力学准则 裂纹尖端的应力集中 韧性材料脆性断裂第33页，共60页，2022年，5月20日，9点45

11、分，星期三第7章 强度失效分析与设计准则 应力集中应力集中因数 K=max/ avg第34页，共60页，2022年，5月20日，9点45分，星期三第7章 强度失效分析与设计准则应力集中因数 K第35页，共60页，2022年，5月20日，9点45分，星期三第7章 强度失效分析与设计准则 裂纹尖端的应力集中2 arxy名义应力，Singularity第36页，共60页，2022年，5月20日，9点45分，星期三第7章 强度失效分析与设计准则 线性断裂力学判据 KI=KIC KI应力强度因子 KIC断裂韧性(由实验确定) 经典准则不再适用 应力集中区域内材料处于三向拉伸 应力状态材料由韧性向脆性转变

12、第37页，共60页，2022年，5月20日，9点45分，星期三第7章 强度失效分析与设计准则 莫尔准则(Mohr Criterion)请同学们自学材料力学教程7-6第38页，共60页，2022年，5月20日，9点45分，星期三第7章 强度失效分析与设计准则将设计准则中直接与许用应力比较的量,称之为计算应力ri 或应力强度 Si(最大拉应力准则)(最大切应力准则) (形状改变比能准则) 关于计算应力与应力强度第39页，共60页，2022年，5月20日，9点45分，星期三第7章 强度失效分析与设计准则 应用举例例 题 一已知 ： 铸铁构件上 危险点的应力 状态。铸铁拉 伸许用应力 =30MPa。试

13、校核该点的强度。第40页，共60页，2022年，5月20日，9点45分，星期三第7章 强度失效分析与设计准则 应用举例例 题 一 解：首先根据材料和应力状态确定失效 形式，选择设计准则。 脆性断裂，最大拉应力准则 max= 1 其次确定主应力第41页，共60页，2022年，5月20日，9点45分，星期三第7章 强度失效分析与设计准则例 题 一第42页，共60页，2022年，5月20日，9点45分，星期三第7章 强度失效分析与设计准则例 题 一129.28MPa,23.72MPa, 30 max= 1 = 30MPa结论：强度是安全的。第43页，共60页，2022年，5月20日，9点45分，星期

14、三第7章 强度失效分析与设计准则 应用举例例 题 二已知： 和 试写出最大切应力 准则和形状改变比 能准则的表达式。第44页，共60页，2022年，5月20日，9点45分，星期三第7章 强度失效分析与设计准则例 题 二解：首先确定主应力3221 24 2221 24 2120第45页，共60页，2022年，5月20日，9点45分，星期三第7章 强度失效分析与设计准则例 题 二对于最大切应力准则r3=1-3=对于形状改变比能准则r4= 24 2= 23 2第46页，共60页，2022年，5月20日，9点45分，星期三例题7-5已知：s=250Mpa求：安全系数解：1。求主应力2。 最大切应力准则

15、的安全系数3。畸变能准则的安全系数第47页，共60页，2022年，5月20日，9点45分，星期三第48页，共60页，2022年，5月20日，9点45分，星期三第7章 强度失效分析与设计准则 关于失效的几点结论 关于设计准则的应用 失效分析的重要性 安全因数的选择7-8 结论和讨论第49页，共60页，2022年，5月20日，9点45分，星期三第7章 强度失效分析与设计准则 关于失效的几点结论首先 ,要区分一点失效与构件失效一点失效即构件失效第50页，共60页，2022年，5月20日，9点45分，星期三第7章 强度失效分析与设计准则 关于失效的几点结论首先 , 要区分材料失效与构件失效第51页，共

16、60页，2022年，5月20日，9点45分，星期三第7章 强度失效分析与设计准则一点失效并不意味构件失效第52页，共60页，2022年，5月20日，9点45分，星期三第7章 强度失效分析与设计准则第二 要区分构件失效和结构失效第53页，共60页，2022年，5月20日，9点45分，星期三第7章 强度失效分析与设计准则韧性材料脆性材料脆性断裂塑性变形第三要注意强度失效不仅与应力 大小有关，而且与应力状态有关 。 第54页，共60页，2022年，5月20日，9点45分，星期三第7章 强度失效分析与设计准则 关于设计准则的应用要注意不同设计准则的适用范围 对于大多数韧性材料在一般应力状态下发生塑性屈服； 对于大多数脆性材料在一般应力状态下发生脆性断裂； 要注意例外。 第55页，共60页，2022年，5月20日，9点45分，星期三第7章 强度失效分析与设计准则 关于设计准则的应用要注意强度设计的全过程要确定构件危险状态、危险截面、危险点，危险点的应力状态。第56页，共60页，2022年，5月20日，9点45分，星期三第7章