第三第四强度理论课件
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材料力学四大强度理论强度理论是判断材料在复杂应力状态下是否破坏的理论。
材料在外力作用下有两种不同的破坏形式:一是在不发生显著塑性变形时的突然断裂,称为脆性破坏;二是因发生显著塑性变形而不能继续承载的破坏,称为塑性破坏。
由于工程上的需要,两百多年来,人们对材料破坏的原因,提出了各种不同的假说。
但这些假说都只能被某些破坏试验所证实,而不能解释所有材料的破坏现象。
这些假说统称强度理论。
常用的强度理论有以下几种:01最大拉应力(第一强度)理论它是根据W.J.M.兰金的最大正应力理论改进得出的。
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,只要该点的最大拉伸主应力达到了单向拉伸断裂时横截面上的极限应力,材料就发生断裂破坏。
破坏判据:强度准则:适用范围:适用于破坏形式为脆断的构件。
02最大伸长线应变(第二强度)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达到了单向拉伸断裂时最大伸长应变的极限值,材料就发生断裂破坏。
破坏判据:强度准则:适用范围:适用于破坏形式为屈服的构件。
03最大剪应力(第三强度)理论又称为特雷斯卡屈服准则,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达到了单向拉伸屈服时剪应力的极限值,材料就在该处出现显著塑性变形或屈服。
破坏判据:强度准则:适用范围:适用于破坏形式为屈服的构件。
04形状改变比能(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,德国的H.亨奇于1925年都对这一理论作过进一步的研究和阐述。
该理论认为构件的屈服是由形状改变比能引起的。
当形状改变比能达到单向拉伸试验屈服时形状改变比能时,构件就发生破坏。
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。
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。