题解——第8章 应力状态分析与强度理论

8-49现用某种黄铜材料制成的标准圆柱形试件做拉伸试验。

已知临近破坏时，颈缩中心部位的主应力比值为113321::::=σσσ；并已知这种材料当最大拉应力达到770MPa 时发生脆性断裂，最大切应力达到313MPa 时发生塑性破坏。

若对塑性破坏采用第三强度理论，试问现在试件将发生何种形式的破坏？并给出破坏时各主应力之值。

解： 令主应力分别为：σσ31=，σσσ==32脆性断裂时，由第一强度理论=1r σσσ31==770MPa所以，塑性破坏时，由第三强度理论 所以故，试件将发生脆性断裂。

破坏时MPa 7701=σ，MPa 25732==σσ8-50 钢制圆柱形薄壁压力容器（参见图8-13），其平均直径mm d 800=，壁厚mm 4=δ，材料的M P a ][120=σ，试根据强度理论确定容器的许可内压p 。

解：在压力容器壁上取一单元体，其应力状态为二向应力状态。

p pd 504'==δσ ，p pd1002"==δσ 其三个主应力为p 100"1==σσ， p 50'2==σσ，03=σ据第三强度理论所以 ，MPa p 2.13≤，许可内压MPa p 2.13= 据第四强度理论所以，MPa p 39.14≤，许可内压MPa p 39.14=8-51 空心薄壁钢球，其平均内径mm d 200=，承受内压MPa p 15=，钢的MPa ][160=σ。

试根据第三强度理论确定钢球的壁厚δ。

解：钢球上任一点应力状态如图示 其三个主应力为：σσσ==21，03=σ而 MPa MPa d p R R p δδδδππσ4342.0152222=⨯=⋅=⋅⋅=据第三强度理论 所以 mm m 69.41069.41601433=⨯=⨯≥-δ 8-52 图8-77所示两端封闭的铸铁圆筒，其直径mm d 100=，壁厚mm 10=δ，承受内压MPa p 5=，且在两端受压力kN F 100=和外扭矩m kN T ⋅=3作用，材料的许用拉应力MPa ][40=+σ，许用压应力MPa ][160=-σ，泊松比250.=ν，试用莫尔强度理论校核其强度。

实用文档第1 章 绪论一、是非判断题1-1 材料力学是研究构件承载能力的一门学科。

（ √ ） 1-2 材料力学的任务是尽可能使构件安全地工作。

（ × ） 1-3 材料力学主要研究弹性范围内的小变形情况。

（ √ ）1-4 因为构件是变形固体，在研究构件的平衡时，应按变形后的尺寸进行计算。

（×） 1-5 外力就是构件所承受的载荷。

（ × ）1-6 材料力学研究的内力是构件各部分间的相互作用力。

（ × ）1-7 用截面法求内力时，可以保留截开后构件的任一部分进行平衡计算。

（ √ ） 1-8 压强是构件表面的正应力。

（ × ） 1-9 应力是横截面上的平均内力。

（ × ）1-10 材料力学只研究因构件变形引起的位移。

（ √ ） 1-11 线应变是构件中单位长度的变形量。

（ × ） 1-12 构件内一点处各方向线应变均相等。

（ × ）1-13 切应变是变形后构件中任意两根微线段夹角的变化量。

（ × ） 1-14 材料力学只限于研究等截面直杆。

（ × ）1-15 杆件的基本变形只是拉（压）、剪、扭和弯四种。

如果还有另一种变形，必定是这四种变形的某种组合。

（ √ ）第 2 章 轴向拉伸与压缩 一、是非判断题2-1 使杆件产生轴向拉压变形的外力必须是一对沿杆轴线的集中力。

（×） 2-2 拉杆伸长后，横向会缩短，这是因为杆有横向应力存在。

（×） 2-3 虎克定律适用于弹性变形范围内。

（×） 2-4 材料的延伸率与试件尺寸有关。

（√）2-5 只有超静定结构才可能有装配应力和温度应力。

（√） 二、填空题2-6 承受轴向拉压的杆件，只有在（加力端一定距离外）长度范围内变形才是均匀的。

2-7 根据强度条件][σσ≤可以进行（强度校核、设计截面、确定许可载荷）三方面的强度计算。

2-8 低碳钢材料由于冷作硬化，会使（比例极限）提高，而使（塑性）降低。

斜截面: // z 轴； 方位用 a 表示；应力为 sa , ta
正负符号规定:
切应力 t － 使微体沿顺时针 旋转为正 方位角 a － 以 x 轴为始边、逆时针旋转 为正
斜截面应力公式推导 设α斜截面面积为dA, 则eb侧面和bf 底面面积分别为dAcosα, dAsinα
由于tx 与 ty 数值相等，同时
sa+90 ,ta+90
E
sa+90 ,ta+90
结论: 所画圆确为所求应力圆
应力圆的绘制与应用3
应力圆的绘制
已知 sx , tx , sy ,
画相应应力圆
t
先确定D, E两点位置, 过此二点画圆即为应力圆
Ds x ,t x , E s y ,t y
t
C OE
s 2 , 0
s 1 , 0
应力圆绘制 作D, E连线中垂线,与x轴相交即为应力圆圆心
tb sb
t
sa
O
C
ta
D
sa ,ta
t
s
E
sb ,tb
O
D
sa ,ta
C
s
E
sb ,tb
由|DC|=|CE|,可得sC值:
sC
s
2 β
+
t
2 β
s
2 α
+
t
2 α
2 sα sβ
点、面对应关系
转向相同, 转角加倍 互垂截面, 对应同一直径两端
应变状态
构件内一点处沿所有方位的应变总况或集合, 称为该点处的 应变状态
研究方法
环绕研究点切取微体, 因微体边长趋于零, 微体趋于所研究 的点, 故通常通过微体, 研究一点处的应力与应变状态

第一章 绪论第1 章 绪论一、是非判断题1-1 材料力学是研究构件承载能力的一门学科。

（ √ ） 1-2 材料力学的任务是尽可能使构件安全地工作。

（ × ） 1-3 材料力学主要研究弹性范围内的小变形情况。

（ √ ）1-4 因为构件是变形固体，在研究构件的平衡时，应按变形后的尺寸进行计算。

（×） 1-5 外力就是构件所承受的载荷。

（ × ）1-6 材料力学研究的内力是构件各部分间的相互作用力。

（ × ）1-7 用截面法求内力时，可以保留截开后构件的任一部分进行平衡计算。

（ √ ） 1-8 压强是构件表面的正应力。

（ × ） 1-9 应力是横截面上的平均内力。

（ × ）1-10 材料力学只研究因构件变形引起的位移。

（ √ ） 1-11 线应变是构件中单位长度的变形量。

（ × ） 1-12 构件内一点处各方向线应变均相等。

（ × ）1-13 切应变是变形后构件中任意两根微线段夹角的变化量。

（ × ） 1-14 材料力学只限于研究等截面直杆。

（ × ）1-15 杆件的基本变形只是拉（压）、剪、扭和弯四种。

如果还有另一种变形，必定是这四种变形的某种组合。

（ √ ）第 2 章 轴向拉伸与压缩 一、是非判断题2-1 使杆件产生轴向拉压变形的外力必须是一对沿杆轴线的集中力。

（×） 2-2 拉杆伸长后，横向会缩短，这是因为杆有横向应力存在。

（×） 2-3 虎克定律适用于弹性变形范围内。

（×） 2-4 材料的延伸率与试件尺寸有关。

（√）2-5 只有超静定结构才可能有装配应力和温度应力。

（√） 二、填空题2-6 承受轴向拉压的杆件，只有在（加力端一定距离外）长度范围内变形才是均匀的。

2-7 根据强度条件][σσ≤可以进行（强度校核、设计截面、确定许可载荷）三方面的强度计算。

2-8 低碳钢材料由于冷作硬化，会使（比例极限）提高，而使（塑性）降低。