关于断裂的强度理论.ppt

1、第十一章强度理论，为什么需要强度理论及其概念，第二章常用强度理论及其等效应力选择三种强度理论，第十一章强度理论，为什么需要强度理论及其概念，第一章。建立基本变形下的强度条件，(拉伸和压缩)，(弯曲)，(剪切)，(扭转)，(法向应力强度条件)，(剪切应力强度条件)因为(1)构件中的应力状态是简单的单向应力状态和纯剪切应力状态，(2)用接近这类构件应力状态的试验装置很容易测量极限应力值。2.复杂应力状态下的强度条件是什么？如何设置？它的强度条件是：x，y？x和y不是！实践证明：(1)力量是相互联系、相互影响的。例如，它容易切割，但不容易切割，就像推动一样：它容易移动，但不容易移动。如何设置？模拟实

2、际的压力情况，并通过实验建立？不可能。因为(1)有各种各样无限复杂的应力状态；(2)实验没完没了，不可能完成；(3)一些复杂的应力状态实验在技术上难以实现。长期以来，随着生产和实践的发展，大量工程构件的强度破坏实例和材料破坏的实验结果表明，虽然存在各种复杂的应力状态，但材料在复杂应力状态下的强度破坏形式是普遍而有限的。无论应力状态有多复杂，材料在室温静载荷下有两种主要的强度破坏形式：一种是断裂，另一种是屈服。强度的破坏模式有两种：(1)屈曲(流动):材料破坏前发生显著的塑性变形，破坏截面中的颗粒光滑，大部分发生在最大剪应力平面，如低碳钢拉扭和铸铁压缩。(2)断裂，即材料断裂时没有明显的塑性变形

3、，截面粗糙，多发生在垂直于最大正应力的截面上，如铸铁的拉伸、扭转和低温脆性断裂。力量理论的概念什么是力量理论？根据不同应力状态下材料强度失效的共同原因假设，利用单轴拉伸实验结果，建立了复杂应力状态下的强度条件，称之为强度理论。第11章强度理论，2个常用的强度理论及其等效应力，最大拉应力理论(第一强度理论)最大拉应变理论(第二强度理论)最大剪应力理论(第三强度理论)形状变化比能理论(第四强度理论)莫尔理论，1个常用的强度理论，最大拉应力理论(第一强度理论)，无论材料是否处于断裂强度理论、最大拉应力理论、断裂条件和强度条件，与设计理论中许用应力直接比较的量称为等效应力ri，即极限：1。不考虑其他两

4、个主应力的影响；2.没有拉伸应力的应力状态不能应用；3.塑料材料的失效无法解释。实验表明，该理论作用于大多数脆性材料的拉应力，其结果与实验一致，如铸铁的拉伸和扭转。根据最大拉伸应变理论(第二强度理论)，无论材料处于何种应力状态，只要发生脆性断裂，这是因为当材料被简单拉伸时，微型元件中的最大拉伸应变(线变形)达到材料的极限应变值。关于断裂强度理论、最大拉伸应变理论、最大拉伸应变理论、断裂条件和强度条件，实验表明该理论更符合脆性材料在一拉一压的双轴应力状态下的断裂，例如铸铁的拉压比第一强度理论更接近实际情况。也就是说，局限性如下：1 .第一强度理论无法解释的问题无法解决；2.在双轴或三轴张力下似乎

5、比在单轴张力下更安全，但实验证明情况并非如此。在屈服强度理论、最大剪应力理论(第三强度理论)上，无论材料处于何种应力状态，只要发生屈服，那是因为微型元件中的最大剪应力达到一个共同的极限值。实验表明，该理论可以对塑性材料的屈服破坏给出满意的解释。它可以解释材料在三维均匀压缩下不会发生塑性变形或断裂的事实。局限性：2 .它不能解释三维均匀拉伸下可能出现的断裂现象；3.它不适合脆性材料的破坏。1、不考虑冲击，试验确认最大冲击达到15%。无论材料处于何种应力状态，只要发生屈服，都是因为微量元素的形状变化率可以达到一个共同的极限值。形状变化的比能理论(第四强度理论)，屈服强度理论，屈服条件，强度条件，不

6、管材料处于什么应力状态，只要发生同样的破坏形式，它都是由同样的因素引起的。复杂应力状态，等效应力状态，简单拉伸和压缩试验数据，强度理论，强度条件，2。等效应力及其表达式，等效应力表达式：例如：已知：铸铁构件上危险点的应力状态。铸铁拉伸伸长率的容许应力=30兆帕。试着检查一下这一点的强度。解决方法：首先，根据材料和应力状态，确定破坏模式，选择强度理论。R1=最大值=1，则主应力、脆性断裂和最大拉伸应力标准被确定为129.28兆帕、23.72兆帕、30，并得出强度是安全的结论。例，已知：并试着写出最大剪应力理论和形状变化比能理论的表达式。解决方法：首先确定主应力，20，r3=1-3=最大剪应力理论

7、，r4=形状变化的比能理论，XI强度理论，三种强度理论的选择，1章。在选择强度理论时，要注意破坏原因和破坏形式的一致性，理论计算和实验结果要接近。一般来说，第一和第二强度理论是适用的。它适用于塑性材料(屈服和剪切)。2.材料的失效模式与应力状态、速度和温度有关。不同条件下，同一材料的破坏模式不同，强度理论也应不同。例如，铸铁在一个方向被拉时是易碎的，而在三个方向被压缩时会发生屈服破坏。3.如果考虑内部缺陷，如裂纹，应使用断裂力学中的脆性。低碳钢：向一个方向拉时会发生塑性变形，向三个方向拉时会发生断裂失效。铸铁构件上危险点的应力状态是已知的，如图所示。如果铸铁的允许拉伸应力为30兆帕，试着检查这

8、一点的强度是否安全。以第一强度理论为例，结构上危险点的应力状态如图所示，其中116.7兆帕和46.3兆帕。材料为钢，许用应力为160兆帕。试着检查一下这个结构是否安全。第三强度理论，第四强度理论，例如，图中显示了一个矩形铸铁梁，它受到两个横向力。(1)在从梁表面上的三个点a、b和c取出的单元上，每个表面上的应力用箭头表示。(2)定性绘制a、b、c点的应力圆。(3)在每个点的单元体上，大致画出主平面的位置和主应力的方向。(4)根据第一强度理论，解释梁损坏时B点和C点的裂缝方向。作用在工字梁上的力如图所示，F=80KN，q=10KN/m，许用应力。试着全面检查横梁的强度(2)确定危险截面，可能是截

9、面或：(3)确定几何特性。对于法兰与腹板连接处的A点：(4)检查C段的强度，最大正应力在B点：但仍在工程允许范围内，因此认为是安全的。(5)检查截面D的强度，根据第三和第四强度理论，最大法向应力在B点：A点：A点：根据第三和第四强度理论，C点：因此截面D的强度是足够的。在寒冷的冬季和低温条件下，水管会因管内水结冰导致体积膨胀而爆裂。根据作用和反作用定律，水管和冰块上的压力是相等的。为什么冰不会破裂，水管会爆裂？回答：在寒冷的冬季和低温下，管道内的水结冰引起体积膨胀，管壁由于内压而受到双向拉应力，材料的塑性指数在低温下下降，因此容易爆裂；当冰处于三维压缩的应力状态时，它不容易破裂。例如，深海底的岩石虽然承受很大的静水压力，但不容易破碎。在强度理论的课堂讨论中，将冷却后的实心钢球放入沸腾的热油盘中，会导致钢球爆裂。试着分析原因。A :将冷却后的实心钢球放入沸腾