材料力学主教材－电子书第章一般应力状态下的强度失效与设计准则.pdfVIP

范 钦 珊 教 育 教 学 工 作 室 FAN Qin-Shan’s Education Teaching Studio eBook 材 料 力 学 (7) 主 编 范钦珊 编 著 章梓茂 殷雅俊 范钦珊 2004-12-18 1 第 7 章 一般应力状态下的强度失效分析与 设计准则 §7 －1 构件失效概念与失效分类 §7 －2 强度失效判据与设计准则概述 §7 －3 屈服准则 §7 －4 断裂准则 §7 －5 强度失效判据与设计准则的应用 §7 －6 结论与讨论 习题 2 基础篇之七 第 7 章 一般应力状态下的强度失效分析与设计准则 什幺是“失效”；“材料失效”与”构件失效”或“结构失效”有何区别和联 系：怎样从众多的失效现象中寻找失效规律；假设失效的共同原因，从而建立失 效判据．以及相应的设计准则，以保证所设计的工程构件或工程结构不发生失效， 并且具有一定的安全裕度。这即为本章将要涉及的主要问题。 失效的类型很多，本章主要讨论静栽荷作用下的强度失效。失效与材料的力 学行为密切相关，因此研究失效必须通过实验研究材料的力学行为。 实验是重要的，但到目前为止，人类所进行的材料力学行为与失效实验是很 有限的。怎样利用有限的实验结果建立多种情形下的失效判据与设计准则，这是 本章的重点。 §7－1 构件失效概念与失效分类 工程上，设计构件或元件时，都要根据设计要求，使之具有确定的功能。在某些条件下， 例如过大的载荷或过高的温度，构件或元件有可能丧失它们应有的功能，此即构件或元件的 失效。因此，可以定义为，由于材料或构件的力学行为而使构件丧失正常功能的现象，称为 失效 （failure ）。 构件或元件在常温、静载作用下的失效，主要表现为强度失效、刚度失效以及失稳或屈 曲失效、疲劳失效、蠕变失效和应力松弛失效。 构件由于材料屈服或断裂（rupture ）引起的失效，称为强度失效 （failure by lost strength ）。 构件由于过量的弹性变形或位移引起的失效，称为刚度失效 （failure by lost rigidity ）。 构件由于平衡构形的突然转变而引起的失效，称为屈曲失效 （failure by buckling，failure by lost stability ）。 构件由于交变应力作用发生断裂而引起的失效，称为疲劳失效 （failure by fatigue ）。 构件在一定的温度和应力作用下，变形或位移随着时间的增加而增加，最终导致构件失 效，这种失效称为蠕变失效 （failure by creep ）。 构件在一定的温度作用下，应变保持不变，应力随着时间增加而降低，从而导致构件失 效，这种失效称为松弛失效 （failure by relaxation ）。 本章着重讨论强度失效并建立相应的设计准则。其他几种失效将在以后章节中加以介 绍。 §7－2 强度失效判据与设计准则概述 本书第 3 章中，通过拉伸实验建立了材料在单向应力状态下的失效判据 σ＝σ s σ＝σ b 以及相应的设计准则，亦即强度条件： σ