《屈服条件与破坏条》课件 .pptVIP

屈服条件与破坏准则课件欢迎学习《屈服条件与破坏准则》课程。本课程将深入探讨材料科学与工程力学中的核心概念，帮助您理解不同材料在各种应力状态下的屈服与破坏机理。通过系统学习各种屈服条件和破坏准则，您将掌握工程安全设计的理论基础，并能应用这些知识解决实际工程问题。

课程大纲基础概念深入了解屈服与破坏的基本定义，掌握相关物理现象及其工程意义，建立牢固的理论基础。理论发展探索屈服理论的历史演变过程，从19世纪早期的最大正应力理论到现代复杂的多参数屈服模型。屈服条件详细介绍各种主要屈服条件，包括Tresca准则、vonMises准则、Mohr-Coulomb准则等，并分析其适用范围。工程应用

什么是屈服？物理定义屈服是材料在外部载荷作用下，由弹性变形状态转变为塑性变形状态的临界点。在此点之前，材料变形可以完全恢复；超过此点后，材料将产生永久变形。微观机理从微观角度看，屈服通常对应于晶体结构中位错开始大规模运动的临界状态。在金属中，这意味着晶内滑移系被激活；在聚合物中，则表现为分子链的相对滑动。工程意义屈服点是工程设计的重要参考。工程结构通常设计在屈服点以下工作，以确保结构可靠性和使用寿命。屈服强度是材料选择和结构设计的关键指标之一。

破坏的基本含义破坏的本质破坏是指结构或材料在外力作用下完全丧失承载能力的状态。这通常表现为材料断裂、结构崩塌或功能完全丧失。破坏是一种不可逆过程，意味着结构或构件已无法执行其设计功能，需要修复或更换。了解破坏机理对于防止工程事故至关重要。破坏与失稳、断裂的区别失稳是结构在载荷作用下突然改变平衡构型的现象，如柱的屈曲。这种状态变化可能导致破坏，但本身并不等同于破坏。断裂特指材料连续性被破坏的现象，是破坏的一种重要形式。而破坏是更广泛的概念，包括断裂、过度变形、失稳等多种形式。

屈服与破坏的关系弹性阶段材料变形完全可恢复，遵循胡克定律，应力与应变成正比屈服阶段材料开始产生永久变形，但结构仍能承载塑性阶段材料持续产生永久变形，应变增长明显破坏阶段材料完全失去承载能力，结构失效对于延性材料，屈服通常是破坏的前兆，在屈服后材料会经历一段塑性变形过程才最终破坏。而对于脆性材料，屈服与破坏几乎同时发生，没有明显的塑性变形阶段。理解这种差异对工程安全设计至关重要。

屈服条件研究意义保障工程安全准确预测材料失效极限优化结构设计提高材料利用效率促进材料创新指导新型材料开发与应用屈服条件的研究为工程安全设计提供了理论基础。通过准确把握材料的屈服临界状态，工程师可以设计出既安全又经济的结构。在桥梁、高层建筑、飞机等关键工程中，合理的安全系数选择依赖于对材料屈服行为的深入理解。此外，屈服条件研究也为新材料开发提供了性能评价标准，促进了高性能材料的创新与应用，推动了工程技术的进步。随着计算机模拟技术的发展，屈服条件在数值分析中的应用更加广泛。

屈服理论的历史发展1840年代Lamé与Rankine提出最大正应力理论，适用于脆性材料的破坏分析1864年Tresca基于实验提出最大剪应力理论，开创金属塑性力学研究1913年vonMises建立能量屈服理论，提出等效应力概念1930年代Mohr-Coulomb准则在岩土工程中广泛应用1950年后随计算机发展，复杂多参数屈服模型逐渐建立屈服理论的发展反映了人类对材料行为认识的不断深入。从早期简单的单参数模型到现代复杂的多尺度理论，每一次理论突破都推动了工程技术的进步。

屈服点的测量方法拉伸试验最常用的屈服点测定方法，通过记录应力-应变曲线确定屈服应力。适用于金属、聚合物等大多数工程材料，测试过程规范，结果可靠性高。压缩试验适用于混凝土、岩石等抗压性材料。需防止试样桶形变形和端面摩擦影响。对于压缩-拉伸不对称材料，与拉伸试验结果有明显差异。剪切试验直接测量材料在纯剪切状态下的屈服行为，包括扭转试验和平面剪切试验。对验证屈服理论有特殊价值，能提供多轴应力状态下的屈服数据。

单轴拉伸的屈服行为线性弹性区应力与应变成正比，遵循胡克定律上屈服点应力达到局部最大值，表示位错开始大量运动下屈服点应力暂时下降到局部最小值屈服平台应变增加而应力基本保持恒定的阶段加工硬化区应力随应变增加而上升的区域上下屈服点现象在低碳钢等材料中尤为明显，反映了位错的钉扎与释放过程。对于没有明显屈服点的材料，常采用0.2%残余应变对应的应力作为屈服强度。

什么是破坏准则？临界状态描述破坏准则是描述材料或结构在什么条件下会失效或断裂的数学表达，它定义了材料安全工作的边界。准则通常基于应力、应变或能量等物理量建立，为工程设计提供了定量依据。多角度表征破坏可从多个角度描述：强度角度关注临界应力或应变；能量角度研究能量释放率；断裂力学角度分析裂纹扩展条件；失稳角度考察结构平衡状态变化。工程应用工具破坏准则是安全设计的核心工具，通过建立