第五章强度理论与组合变形.ppt

9-3 强度理论 杆件基本变形下的强度条件。 在复杂应力状态下，材料的破坏与三个主应力有关。由于三个主应力之间的比例是多种多样的，因此通过许多试验来确定材料在各种应力状态下的极限应力是很困难和不现实的。 强度理论（起源于failure by lost strength）：根据实践中复合受力下构件或材料的破坏现象，对之进行科学分析，寻找导致破坏的主要原因，然后根据某一主要因素，利用简单试验的结果，来建立复杂应力状态下的强度条件。 强度理论的实质是用来说明材料在复杂应力状态下，在什么条件下发生屈服，在什么条件下发生断裂。 断裂破坏：一般无明显的塑性变形即发生断裂，破坏面比较粗糙，且多发生在最大正应力截面上。例如铸铁受拉伸时在横截面上的断裂及受扭时在与轴线成450角的截面上的断裂。 屈服破坏(也叫流动破坏) 材料发生显著的塑性变形，以致构件不能正常工作，有的可能发生剪断。例如低碳钢受拉伸时所发生的屈服现象；受扭时发生的屈服及最后剪断的现象，破环面比较平滑，且多发生在最大剪应力截面上。 10-1 10-3 10-4 * 第 五 章 强度理论与组合变形 目录 §5–1 强度理论 二、强度理论：是关于“构件发生强度失效（failure by lost strength）起因”的假说。 1、伽利略播下了第一强度理论的种子； 三、材料的破坏形式：⑴ 屈服； ⑵ 断裂 。 2、马里奥特关于变形过大引起破坏的论述，是第二强度理论的萌芽； 3、杜奎特（C.Duguet)提出了最大剪应力理论； 4、麦克斯威尔最早提出了最大畸变能理论（maximum distortion energy theory）；这是后来人们在他的书信出版后才知道的。 一、最大拉应力（第一强度）理论： 材料发生断裂的主要因素取决于最大拉应力，是最大拉应力达到极限值，是人们依据早期使用的脆性材料（天然石块、砖块与铸铁）易于断裂提出，适用于承受拉应力的脆性断裂机理的解释。此理论在17世纪就提出，为最早的强度理论（第一强度理论）。 1、破坏判据： 2、强度准则： 3、实用范围：实用于破坏形式为脆断的构件。 第一强度理论（最大主应力理论） 认为材料的三个主应力中只要最大的拉应力σ1达到了极限应力，材料就发生破坏。 二、最大伸长线应变（第二强度）理论： 认为构件的断裂是由最大拉应力引起的。当最大伸长线应变达到单向拉伸试验下的极限应变时，构件就断了。 1、破坏判据： 2、强度准则： 3、实用范围：实用于破坏形式为脆断的构件。 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。 第二强度理论（最大变形理论）认为材料的最大的应变达到了极限状态，材料就发生破坏。 三、最大剪应力（第三强度）理论： 18世纪后期，随着人们开始使用钢材等塑性材料，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极限值。当最大剪应力达到单向拉伸试验的极限剪应力时，构件就破坏了。 1、破坏判据： 3、实用范围：实用于破坏形式为屈服的构件。 2、强度准则： 第三强度理论（最大剪应力理论） 认为材料的最大剪应力达到了极限应力，材料就发生破坏。 四、形状改变比能（第四强度）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，构件就破坏了。 1、破坏判据： 2、强度准则 3、实用范围：实用于破坏形式为屈服的构件。 第四强度理论（剪切变形能量理论） 认为材料变形时，即内部的能量达到材料的极限值时，材料就发生破坏。 一、强度计算的步骤： 1、外力分析：确定所需的外力值。 2、内力分析：画内力图，确定可能的危险面。 3、应力分析：画危险面应力分布图，确定危险点并画出单元体，求主应力。 4、强度分析：选择适当的强度理论，计算相当应力，然后进行 强度计算。 二、强度理论的选用原则：依破坏形式而定。 1、脆性材料：当最小主应力大于等于零时，使用第一理论； 3、简单变形时：一律用与其对应的强度准则。如扭转，都用： 2、塑性材料：当最小主应力大于等于零时，使用第一理论； 4、破坏形式还与温度、变形速度等有关！ 当最小主应力小于零而最大主应力大于零时，使用莫尔理论。 当最大主应力小于等于零时，使用第三或第四理论。 其它应力状态时，使用第三或第四理论。 §5-2 组合变形的概念 压弯组合变形 组合变形工程实例 目录 拉弯组合变形 组合变形工程实例 目录 弯扭组合变形 组合变形工程实例 目录 压弯组合变形 组合变形工程实例 目录 叠加原理 构件在小变