應力狀態(tài)和強度理論23概要.ppt

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1、7.5材料破壞的形式7.5.1材料破壞的基本形式在前面的實驗中，曾接觸過一些材料的破壞現(xiàn)象，如果以低碳鋼和鑄鐵兩種材料為例，它們在拉伸(壓縮)和扭轉(zhuǎn)試驗時的破壞現(xiàn)象雖然各有不同，但都可把它歸納為兩類基本形式：塑性屈服和脆性斷裂。鑄鐵拉伸或扭轉(zhuǎn)時，在未產(chǎn)生明顯的塑性變形的情況下就突然斷裂，材料的這種破壞形式，叫做脆性斷裂。石料壓縮時的破壞也是這種破壞形式。低碳鋼在拉伸、壓縮和扭轉(zhuǎn)時，當試件中的應力達到屈服點后，就會發(fā)生明顯的塑性變形，使其失去正常的工作能力，這是材料破壞的一種基本形式，叫做塑性屈服。7.5材料破壞的形式7.5.

2、2應力狀態(tài)對材料破壞形式的影響材料的破壞形式是呈脆性斷裂，還是呈塑性屈服，不僅由材料本身的性質(zhì)所決定，還與材料的應力狀態(tài)有很大關(guān)系。試驗證明，同一種材料在不同的應力狀態(tài)下，會發(fā)生不同形式的破壞。也就是說，不同的應力狀態(tài)將影響材料的破壞形式。7.5材料破壞的形式帶尖銳環(huán)形深切槽的低碳鋼試樣，由于切槽根部附近材料處于接近三向等值拉伸的應力狀態(tài)而發(fā)生脆性斷裂。對于像低碳鋼一類的塑性材料，除了處于三向拉伸應力狀態(tài)外，一般不會發(fā)生脆性斷裂。7.5材料破壞的形式圓柱形大理石試樣，在軸向壓縮并利用液體徑向施壓時會產(chǎn)生顯著的塑性變形而失效。

3、7.5材料破壞的形式很多試驗證明，在三向拉伸應力狀態(tài)下，即使是塑性材料也會發(fā)生脆性斷裂。若材料處于三向壓縮應力狀態(tài)(如大理石在各側(cè)面上受壓縮)，即使是脆性材料，卻表現(xiàn)為有較大的塑性。這說明材料所處的應力狀態(tài)，對其破壞形式有很大影響。7.5材料破壞的形式在長期的生產(chǎn)實踐中，人們通過對材料破壞現(xiàn)象的觀察和分析，對材料發(fā)生破壞的原因，提出了各種不同的假說。經(jīng)過實踐檢驗證明，在一定范圍內(nèi)成立的一些假說，通常稱為強度理論，或稱破壞理論。7.6常用強度理論7.6常用強度理論工程中常用的強度理論按上述兩種破壞類型分為:Ⅰ.研究脆性斷裂的第

4、一類強度理論，其中包括最大拉應力理論和最大伸長線應變理論；Ⅱ.研究塑性屈服的第二類強度理論，其中包括最大切應力理論和形狀改變能密度理論。認為構(gòu)件的斷裂是由最大拉應力引起的。當最大拉應力達到單向拉伸時的強度極限時，構(gòu)件就發(fā)生了斷裂。1、破壞依據(jù)：2、強度準則：3、應用情況：符合脆性材料的拉斷試驗，如鑄鐵單向拉伸和扭轉(zhuǎn)中的脆斷；但未考慮其余主應力影響且不能用于無拉應力的應力狀態(tài)，如單向、三向壓縮等。7.6.1最大拉應力（第一強度）理論認為構(gòu)件的斷裂是由最大伸長線應變引起的。當最大伸長線應變達到單向拉伸試驗下的極限應變時，構(gòu)件就發(fā)

5、生了破壞。1、破壞依據(jù)：2、強度準則：3、應用情況：符合表面潤滑石料的軸向壓縮破壞等，不符合大多數(shù)脆性材料的脆性破壞。7.6.2最大伸長線應變（第二強度）理論混凝土壓縮時的破壞解釋認為構(gòu)件的屈服是由最大切應力引起的。當最大切應力達到單向拉伸試驗的極限切應力時，構(gòu)件就破壞了。1、破壞依據(jù)：3、適用范圍：適用于破壞形式為屈服的構(gòu)件。2、強度準則：7.6.3最大切應力（第三強度）理論認為構(gòu)件的屈服是由畸變能密度引起的。當畸變能密度達到單向拉伸試驗屈服時形狀改變比能時，構(gòu)件就破壞了。1、破壞依據(jù)：2、強度準則:3、適用范圍：適用于破

6、壞形式為屈服的構(gòu)件。7.6.4形狀改變比能（第四強度）理論試驗表明：對于塑性材料，例如鋼材、鋁、銅等，這個理論與實驗結(jié)果基本上是符合的。在二向應力狀態(tài)下，一般地說，畸變能密度理論較最大切應力理論更符合試驗結(jié)果。由于最大切應力理論是偏于安全的，且使用較為簡便，故在工程實踐中應用較為廣泛。相當應力把各種強度理論的強度條件寫成統(tǒng)一形式式中的[s]為根據(jù)拉伸試驗而確定的材料的許用拉應力；sr為復雜應力狀態(tài)下s1、s2、s3按不同強度理論而形成的某種組合，稱為相當應力。對于不同的強度理論，它們分別為：第一類強度理論——脆性斷裂的理論第

7、一強度理論----最大拉應力理論第二強度理論----最大伸長線應變理論第二類強度理論——塑性屈服的理論第三強度理論----最大切應力理論第四強度理論----畸變能密度理論*7.6.5莫爾強度理論(了解)一、莫爾強度理論莫爾（ChristianOttoMohr）是一位著名的德國土木工程師。他1868－1873年之間在德國斯圖加特工學院任工程力學教授。莫爾認為，根據(jù)試驗所得到的在各種應力狀態(tài)下的極限應力圓(以失效應力為直徑所作的應力圓)具有一條公共包絡(luò)線。一般地說，包絡(luò)線是條曲線。stO?3?1包絡(luò)線與材料的性質(zhì)有關(guān)，不同材料的

8、包絡(luò)線不一樣；但對同一材料則認為它是唯一的。對一個已知的應力狀態(tài)?1、?2、?3,如由?1和?3確定的應力圓在上述包絡(luò)線之內(nèi)，則這一應力狀態(tài)不會引起失效。如恰與包絡(luò)線相切，就表明這一應力狀態(tài)已達到失效狀態(tài)。stO?3?1工程上用單軸拉伸和單軸壓縮兩種應力狀態(tài)下通過試驗所得到的兩個極限應力圓