第10章(2)层板强度理论
- 格式:ppt
- 大小:1.54 MB
- 文档页数:40
强度度效果论
第一强度理论又称为最大拉应力理论,其表述是材料发生断裂是由最大拉应力引起,即最大拉应力达到某一极限值时材料发生断裂。
在简单拉伸试验中,三个主应力有两个是零,最大主应力就是试件横截面上该点的应力,当这个应力达到材料的极限强度时,试件就断裂。
第二强度理论又称最大伸长应变理论。
它是根据J。
-V。
彭赛列的最大应变理论改进而成的。
主要适用于脆性材料。
它假定,无论材料内一点的应力状态如何,只要材料内该点的最大伸长应变ε达到了单向拉伸断裂时最大伸长应变的极限值ε,材料就发生断裂破坏,其破坏条件为:
第三强度理论又称最大剪应力理论或特雷斯卡屈服准则。
法国的C。
-A。
de库仑于1773年,H。
特雷斯卡于1868年分别提出和研究过这一理论。
该理论假定,最大剪应力是引起材料屈服的原因,即不论在什么样的应力状态下,只要材料内某处的最大剪应力τ达到了单向拉伸屈服时剪应力的极限值τ,材料就在该处出现显着塑性变形或屈服。
第四强度理论又称最大形状改变比能理论。
它是波兰的M。
T。
胡贝尔于1904年从总应变能理论改进而来的。
德国的R。
von米泽斯于1913年,美国的H。
亨奇于1925年都对这一理论作过进一步的研究和阐述。
四种强度理论 YUKI was compiled on the morning of December 16, 2020由于材料的破坏按其物理本质分为脆断和屈服两类形式,所以,强度理论也就相应地分为两类,下面就来介绍目前常用的四个强度理论。
1、最大拉应力理论:这一理论又称为第一强度理论。
这一理论认为破坏主因是最大拉应力。
不论复杂、简单的应力状态,只要第一主应力达到单向拉伸时的强度极限,即断裂。
破坏形式:断裂。
破坏条件:σ1 =σb强度条件:σ1≤[σ]实验证明,该强度理论较好地解释了石料、铸铁等脆性材料沿最大拉应力所在截面发生断裂的现象;而对于单向受压或三向受压等没有拉应力的情况则不适合。
缺点:未考虑其他两主应力。
使用范围:适用脆性材料受拉。
如铸铁拉伸,扭转。
2、最大伸长线应变理论这一理论又称为第二强度理论。
这一理论认为破坏主因是最大伸长线应变。
不论复杂、简单的应力状态,只要第一主应变达到单向拉伸时的极限值,即断裂。
破坏假设:最大伸长应变达到简单拉伸的极限(假定直到发生断裂仍可用胡克定律计算)。
破坏形式:断裂。
脆断破坏条件:ε1= εu=σb/Eε1=1/E[σ1−μ (σ2+σ3)]破坏条件:σ1−μ(σ2+σ3) = σb强度条件:σ1−μ(σ2+σ3)≤[σ]实验证明,该强度理论较好地解释了石料、混凝土等脆性材料受轴向拉伸时,沿横截面发生断裂的现象。
但是,其实验结果只与很少的材料吻合,因此已经很少使用。
缺点:不能广泛解释脆断破坏一般规律。
使用范围:适于石料、混凝土轴向受压的情况。
3、最大切应力理论:这一理论又称为第三强度理论。
这一理论认为破坏主因是最大切应力maxτ。
不论复杂、简单的应力状态,只要最大切应力达到单向拉伸时的极限切应力值,即屈服。
破坏假设:复杂应力状态危险标志最大切应力达到该材料简单拉、压时切应力极限。
破坏形式:屈服。
破坏因素:最大切应力。
τmax=τu=σs/2屈服破坏条件:τmax=1/2(σ1−σ3 )破坏条件:σ1−σ3= σs强度条件:σ1−σ3≤[σ]实验证明,这一理论可以较好地解释塑性材料出现塑性变形的现象。
§10.5 强度理论一、 强度理论的概念强度理论是研究材料在复杂应力条件下强度失效的原因和失效条件的理论。
在前面的章节中,分别介绍了杆件在基本变形时的强度条件,如杆件在轴向拉、压时处于单向应力状态,其强度条件为[]max max N A σσ=≤式中许用应力[σ]是通过拉伸实验得出材料的极限应力再除以安全系数获得的。
圆轴扭转时,材料处于纯剪应力状态状态,其强度条件为[]max max t T W ττ=≤式中许用应力[τ]也是直接通过实验得出材料的极限应力再除以安全系数获得的。
梁横力弯曲时基于最大正应力作用点和基于最大切应力作用点的强度条件也是直接通过实验建立的。
但是,由于工程构件或元件所处的应力状态是多种多样的。
在复杂应力状态下,判断材料失效仅仅通过实验和这些简单应力状态下建立的强度条件是远远不够的。
人们在长期的生产实践中,综合分析材料强度的失效现象,提出了各种不同的假说。
各种假说尽管各有差异,但它们都认为:材料之所以按某种方式失效(屈服或断裂),是由于应力、应变或应变能密度等诸因素中的某一因素引起的。
按照这种假说,无论单向或复杂应力状态,造成失效的原因是相同的。
所以可将简单应力状态的实验结果,与复杂应力状态的下材料的破坏联系起来,从而建立了强度理论。
二、 材料破坏的两种基本形式综合分析材料破坏现象,可以认为构件由于强度不足将引起两种破坏形式:(1)脆性断裂:材料破坏前无明显的塑性变形,断裂面粗糙,且多发生在最大正应力作用面上,如铸铁受拉和受扭时的破坏,均属于脆性断裂。
(2)塑性屈服(流动):材料破坏前发生较大的塑性变形,破坏面较光滑,且多发生在最大剪应力作用面上,如低碳钢受拉和受扭时的破坏便属于这类破坏。
三、 工程中常用的几个强度理论1.最大拉应力理论(第一强度理论)该理论认为最大拉应力是引起断裂破坏的主要原因。
即认为不论材料处于简单应力状态还是复杂应力状态,引起材料破坏的原因是它的最大拉应力σ1达到某一极限值,材料就发生断裂。
为了探讨导致材料破坏的规律,对材料破坏或失效进行了假设即为强度理论,简述工程力学中四大强度理论的基本内容。
一、四大强度理论基本内容介绍:1、最大拉应力理论(第一强度理论):这一理论认为引起材料脆性断裂破坏的因素是最大拉应力,无论什么应力状态,只要构件内一点处的最大拉应力σ1达到单向应力状态下的极限应力σb,材料就要发生脆性断裂。
于是危险点处于复杂应力状态的构件发生脆性断裂破坏的条件是:σ1=σb。
σb/s=[σ] ,所以按第一强度理论建立的强度条件为:σ1≤[σ]。
2、最大伸长线应变理论(第二强度理论):这一理论认为最大伸长线应变是引起断裂的主要因素,无论什么应力状态,只要最大伸长线应变ε1达到单向应力状态下的极限值εu,材料就要发生脆性断裂破坏。
εu=σb/E;ε1=σb/E。
由广义虎克定律得:ε1=[σ1-u(σ2+σ3)]/E 所以σ1-u(σ2+σ3)=σb。
按第二强度理论建立的强度条件为:σ1-u(σ2+σ3)≤[σ]。
3、最大切应力理论(第三强度理论):这一理论认为最大切应力是引起屈服的主要因素,无论什么应力状态,只要最大切应力τmax达到单向应力状态下的极限切应力τ0,材料就要发生屈服破坏。
依轴向拉伸斜截面上的应力公式可知τ0=σs/2(σs——横截面上的正应力)由公式得:τmax=τ1s=(σ1-σ3)/2。
所以破坏条件改写为σ1-σ3=σs。
按第三强度理论的强度条件为:σ1-σ3≤[σ]。
4、形状改变比能理论(第四强度理论):这一理论认为形状改变比能是引起材料屈服破坏的主要因素,无论什么应力状态,只要构件内一点处的形状改变比能达到单向应力状态下的极限值,材料就要发生屈服破坏。
二、四大强度理论适用的范围1、各种强度理论的适用范围及其应用(1)、第一理论的应用和局限应用:材料无裂纹脆性断裂失效形势(脆性材料二向或三向受拉状态;最大压应力值不超过最大拉应力值或超过不多)。
局限:没考虑σ2、σ3对材料的破坏影响,对无拉应力的应力状态无法应用。