應(yīng)力狀態(tài)和強(qiáng)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(shí)驗(yàn)中，曾接觸過(guò)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?cè)诶?壓縮)和扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)時(shí)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(shí)，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(shí)的破壞也是這種破壞形式。低碳鋼在拉伸、壓縮和扭轉(zhuǎn)時(shí)，當(dāng)試件中的應(yīng)力達(dá)到屈服點(diǎn)后，就會(huì)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(yīng)力狀態(tài)對(duì)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(yīng)力狀態(tài)有很大關(guān)系。試驗(yàn)證明，同一種材料在不同的應(yīng)力狀態(tài)下，會(huì)發(fā)生不同形式的破壞。也就是說(shuō)，不同的應(yīng)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(yīng)力狀態(tài)而發(fā)生脆性斷裂。對(duì)于像低碳鋼一類的塑性材料，除了處于三向拉伸應(yīng)力狀態(tài)外，一般不會(huì)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(shí)會(huì)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(yàn)證明，在三向拉伸應(yīng)力狀態(tài)下，即使是塑性材料也會(huì)發(fā)生脆性斷裂。若材料處于三向壓縮應(yīng)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(shuō)明材料所處的應(yīng)力狀態(tài)，對(duì)其破壞形式有很大影響。7.5材料破壞的形式在長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)踐中，人們通過(guò)對(duì)材料破壞現(xiàn)象的觀察和分析，對(duì)材料發(fā)生破壞的原因，提出了各種不同的假說(shuō)。經(jīng)過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)證明，在一定范圍內(nèi)成立的一些假說(shuō)，通常稱為強(qiáng)度理論，或稱破壞理論。7.6常用強(qiáng)度理論7.6常用強(qiáng)度理論工程中常用的強(qiáng)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(qiáng)度理論，其中包括最大拉應(yīng)力理論和最大伸長(zhǎng)線應(yīng)變理論；Ⅱ.研究塑性屈服的第二類強(qiáng)度理論，其中包括最大切應(yīng)力理論和形狀改變能密度理論。認(rèn)為構(gòu)件的斷裂是由最大拉應(yīng)力引起的。當(dāng)最大拉應(yīng)力達(dá)到單向拉伸時(shí)的強(qiáng)度極限時(shí)，構(gòu)件就發(fā)生了斷裂。1、破壞依據(jù)：2、強(qiáng)度準(zhǔn)則：3、應(yīng)用情況：符合脆性材料的拉斷試驗(yàn)，如鑄鐵單向拉伸和扭轉(zhuǎn)中的脆斷；但未考慮其余主應(yīng)力影響且不能用于無(wú)拉應(yīng)力的應(yīng)力狀態(tài)，如單向、三向壓縮等。7.6.1最大拉應(yīng)力（第一強(qiáng)度）理論認(rèn)為構(gòu)件的斷裂是由最大伸長(zhǎng)線應(yīng)變引起的。當(dāng)最大伸長(zhǎng)線應(yīng)變達(dá)到單向拉伸試驗(yàn)下的極限應(yīng)變時(shí)，構(gòu)件就發(fā)

5、生了破壞。1、破壞依據(jù)：2、強(qiáng)度準(zhǔn)則：3、應(yīng)用情況：符合表面潤(rùn)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(zhǎng)線應(yīng)變（第二強(qiáng)度）理論混凝土壓縮時(shí)的破壞解釋認(rèn)為構(gòu)件的屈服是由最大切應(yīng)力引起的。當(dāng)最大切應(yīng)力達(dá)到單向拉伸試驗(yàn)的極限切應(yīng)力時(shí)，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(qiáng)度準(zhǔn)則：7.6.3最大切應(yīng)力（第三強(qiáng)度）理論認(rèn)為構(gòu)件的屈服是由畸變能密度引起的。當(dāng)畸變能密度達(dá)到單向拉伸試驗(yàn)屈服時(shí)形狀改變比能時(shí)，構(gòu)件就破壞了。1、破壞依據(jù)：2、強(qiáng)度準(zhǔn)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(qiáng)度）理論試驗(yàn)表明：對(duì)于塑性材料，例如鋼材、鋁、銅等，這個(gè)理論與實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本上是符合的。在二向應(yīng)力狀態(tài)下，一般地說(shuō)，畸變能密度理論較最大切應(yīng)力理論更符合試驗(yàn)結(jié)果。由于最大切應(yīng)力理論是偏于安全的，且使用較為簡(jiǎn)便，故在工程實(shí)踐中應(yīng)用較為廣泛。相當(dāng)應(yīng)力把各種強(qiáng)度理論的強(qiáng)度條件寫成統(tǒng)一形式式中的[s]為根據(jù)拉伸試驗(yàn)而確定的材料的許用拉應(yīng)力；sr為復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下s1、s2、s3按不同強(qiáng)度理論而形成的某種組合，稱為相當(dāng)應(yīng)力。對(duì)于不同的強(qiáng)度理論，它們分別為：第一類強(qiáng)度理論——脆性斷裂的理論第

7、一強(qiáng)度理論----最大拉應(yīng)力理論第二強(qiáng)度理論----最大伸長(zhǎng)線應(yīng)變理論第二類強(qiáng)度理論——塑性屈服的理論第三強(qiáng)度理論----最大切應(yīng)力理論第四強(qiáng)度理論----畸變能密度理論*7.6.5莫爾強(qiáng)度理論(了解)一、莫爾強(qiáng)度理論莫爾（ChristianOttoMohr）是一位著名的德國(guó)土木工程師。他1868－1873年之間在德國(guó)斯圖加特工學(xué)院任工程力學(xué)教授。莫爾認(rèn)為，根據(jù)試驗(yàn)所得到的在各種應(yīng)力狀態(tài)下的極限應(yīng)力圓(以失效應(yīng)力為直徑所作的應(yīng)力圓)具有一條公共包絡(luò)線。一般地說(shuō)，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(duì)同一材料則認(rèn)為它是唯一的。對(duì)一個(gè)已知的應(yīng)力狀態(tài)?1、?2、?3,如由?1和?3確定的應(yīng)力圓在上述包絡(luò)線之內(nèi)，則這一應(yīng)力狀態(tài)不會(huì)引起失效。如恰與包絡(luò)線相切，就表明這一應(yīng)力狀態(tài)已達(dá)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(yīng)力狀態(tài)下通過(guò)試驗(yàn)所得到的兩個(gè)極限應(yīng)力圓