第08章 强度理论

第八章失效分析与强度准则

第一节概述 第二节断裂准则第三节屈服准则第六节应用举例第四节莫尔准则*第五节屈服准则的比较*第一节概述一、失效三、强度准则（强度理论）的概念二、简单变形下的强度条件第八章失效分析与强度准则一、失效失效：构件或系统失去工作能力的现象设计者:需要正确地预测可能出现的失效形式进行有效的控制构件受载失效主要表现为：强度失效、刚度失效、以及失稳、屈曲失效等§8.1

概述1、强度失效方式：屈服与断裂2、刚度失效方式：构件产生过量的弹性变形3、屈曲失效方式：构件平衡构形突然转变引起的失效一、失效§8.1

概述二、简单变形下的强度条件§8.1

概述O三、强度准则（强度理论）的概念1.基本概念认为材料的某种破坏是有某一主要因素引起的。对于同一种材料，无论处于何种应力状态，当导致他们破坏的这一共同因素达到某一个极限时，材料就会破坏当危险点处于复杂应力状态时:试验的方法建立强度条件是很困难的强度理论——导致材料破坏的主要原因的假设可以利用简单应力状态试验来确定这个因素的极限值，从而建立复杂应力状态下的强度条件材料失效：材料性质有关，且与其应力状态有关，即与各主应力大小及比值有关§8.1

概述断裂和屈服第二节断裂准则第八章失效分析与强度准则一、最大拉应力准则（第一强度理论）断裂判据强度条件

认为最大拉应力是引起脆性断裂的主要因素即认为无论在什么应力状态，只要构件危险点的最大拉应力达到材料在简单拉伸破坏时的极限应力，材料就发生断裂

符合脆性材料的拉断试验，如铸铁单向拉伸和扭转中的脆断铸铁

但未考虑其余主应力影响且不能用于无拉应力的应力状态，如单向、三向压缩等一、最大拉应力准则（第一强度理论）§8.2断裂准则二、最大伸长线应变准则（第二强度理论）断裂判据强度条件认为最大伸长线应变是引起脆性断裂的主要因素即认为无论在什么应力状态，只要构件危险点的最大伸长线应变达到材料在简单拉伸破坏时的极限伸长线应变，材料就发生断裂§8.2断裂准则符合表面润滑石料的轴向压缩破坏等，不符合大多数脆性材料的脆性破坏。混凝土二、最大伸长线应变准则（第二强度理论）§8.2断裂准则第三节屈服准则二、形状改变比能准则(第四强度理论)一、最大切应力准则(第三强度理论)第八章失效分析与强度准则一、最大切应力(Tresca)准则(第三强度理论)屈服判据强度条件认为最大切应力是引起塑性屈服的主要因素即认为无论在什么应力状态，只要构件危险点的最大切应力达到材料在简单拉伸破坏时的极限切应力，材料就发生塑性屈服形式简单，符合实际，广泛应用，偏于安全。§8.3屈服准则二、形状改变比能(Mises)准则(第四强度理论)认为形状改变比能是引起塑性屈服的主要因素屈服判据即认为无论在什么应力状态，只要构件危险点的形状改变比能达到材料在简单拉伸破坏时的极限形状改变比能，材料就发生塑性屈服对塑性材料比最大切应力准则符合实验结果。§8.3屈服准则第六节应用举例一、强度准则的统一表达式二、例题第八章失效分析与强度准则相当应力一、强度准则的统一表达式第一强度理论第二强度理论第三强度理论第四强度理论§8.6应用举例脆性断裂塑性屈服铸铁石料混凝土碳钢铜铝三向受拉三向受压单向应力状态纯剪切拉、压变形：平面弯曲：扭转：一、强度准则的统一表达式§8.6应用举例平面弯曲：复杂应力状态:单向应力状态纯剪切拉、压变形：平面弯曲：平面弯曲：扭转：一、强度条件的统一表达式§8.6应用举例杆件强度计算的一般步骤：内力情况应力状态（取单元体）单向应力状态、纯剪切、复杂应力状态应力分析一、强度准则的统一表达式§8.6应用举例危险截面危险点§8.6应用举例一、强度准则的统一表达式解

例6工字形截面简支梁由三根钢板焊接而成，已知材料的试全面校核该梁的强度4204202.5mDCAB8.51202801414EFQM1.确定危险截面作剪力图和弯矩图C和D截面正应力校核切应力校核主应力校核§8.6应用举例解

z2.正应力校核3.切应力校核4.主应力校核例6工字形截面简支梁由三根钢板焊接而成，已知材料的试全面校核该梁的强度§8.6应用举例8.51202801414E解

4.主应力校核EEFQM§8.6应用举例z例6工字形截面简支梁由三根钢板焊接而成，已知材料的试全面校核该梁的强度8.51202801414EnnApptddtmmbptdnnF1.找危险点p解：圆筒四周2.取单元体，计算主应力y方向的合力：A横

径

周§8.6应用举例例7

等厚度薄壁圆筒如图所时，其平均直径d=100cm，圆筒内液体压强p=3.6MPa。材料的许用应力[s]=160MPa,按第三第四强度理论设计圆筒的厚度

解：3.按第三强度理论设计壁厚4.按第四强度理论设计壁厚§8.