讲材料破坏形式和强度理论

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,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,材料,失效形式,(1),屈 服（流动）：,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,上，例如低碳钢拉、扭，铸铁压。,(2),断 裂,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，低温脆断等。,(3),温度的影响；,应力的影响,二 基本变形下强度条件（直接比较）,（,拉压）,（弯曲）,（剪切）,（扭转）,（正应力强度条件）,（剪应力强度条件）,式中,为极限应力,为极限应力,（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？,因为,(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？,它的强度条件是：,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,x,、,y,、,z,(,1,2,3,),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,那么，复杂应力状态下的强度条件怎样建立？,因为,(1),复杂应力状态各式各样，无穷多种；,(2),实验无穷无尽，不可能完成；,(3),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，材料,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,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,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,。,关于,断裂的强度理论,最大拉应力理论（第一强度理论）,最大拉应变理论（第二强度理论）,关于,屈服的强度理论,最大切应力理论（第三强度理论）,形状改变比能理论（第四强度理论）,莫尔理论,三 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,只要发生脆性断裂,都是由于微元内的最大拉应力达到了一个共同的极限值。,最大拉应力理论,断裂条件,强度条件,将设计理论中直接与许用应力,比较的量,称之为相当应力,ri,即,局限性：,1,、未考虑另外二个主应力影响，,2,、对没有拉应力的应力状态无法应用，,3,、对塑性材料的破坏无法解释，,4,、无法解释三向均压时，既不屈服、也不破,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，,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）,无论材料处于什么应力状态,只要发生脆性断裂,都是由于微元内的最大拉应变 （线变形）达到简单拉伸时材料的极限应变值。,最大拉应变理论,断裂条件,强度条件,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,更接近实际情况。,即,局限性：,1,、第一强度理论不能解释的问题，未能解决，,2,、在二向或三向受拉时，,似乎比单向拉伸时更安全，但实验证明并非如此。,3,最大切应力理论,（第三强度理论）,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。,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。,局限性：,2,、不能解释三向均拉下可能发生断裂的现象，,3,、不适用于脆性材料的破坏。,1,、未考虑 的影响，试验证实最大影响达,15%,。,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。,4,形状改变比,能理论,（第四强度理论）,屈服条件：,强度条件：,无论材料处于什么应力状态,只要发生同一种破坏形式,都是由于同一种因素引起。,1,2,3,r,复杂应力状态,相当应力状态,已有简单拉,压试验资料,强度理论,强度条件,作业：孙训方，,材料力学,（第五版）,7-19,；,7-23,