材料力学课件(路桥)第9章应力和应变分析强度理论.ppt

第九章第九章第九章第九章 应力和应变分析应力和应变分析应力和应变分析应力和应变分析 强度理论强度理论强度理论强度理论98 强度理论的概念强度理论的概念99 四个强度理论及其相当应力四个强度理论及其相当应力910 莫尔强度理论及其相当应力莫尔强度理论及其相当应力911 强度理论的应用强度理论的应用一、引子：一、引子：98 强度理论的概念强度理论的概念1、铸铁与低碳钢的拉、压、扭试验现象是怎样产生的？M低碳钢铸铁PP铸铁拉伸 P铸铁压缩2、组合变形杆将怎样破坏？MP三、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；二、材料的破坏形式：屈服；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。99 四个强度理论及其相当应力四个强度理论及其相当应力一、最大拉应力（第一强度）理论：一、最大拉应力（第一强度）理论：认为构件的断裂是由最大拉应力最大拉应力引起的。当最大拉应力达到单向拉伸的强度极限时，构件就发生断裂。1、断裂准则：2、强度条件：3、实用范围：实用于破坏形式为脆断的构件。二、最大伸长线应变（第二强度）理论：最大伸长线应变（第二强度）理论：认为构件的断裂是由最大最大伸长线应变伸长线应变引起的。当最大伸长线应变达到单向拉伸试验下的极限应变时，构件就发生断裂。1、断裂准则：2、强度条件：3、实用范围：实用于破坏形式为脆断的构件。三、最大剪应力（第三强度）理论：三、最大剪应力（第三强度）理论：认为构件的屈服是由最大剪应力最大剪应力引起的。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、屈服准则：3、实用范围：实用于破坏形式为屈服的构件。2、强度条件：四、畸变能密度（第四强度）理论：四、畸变能密度（第四强度）理论：认为构件的屈服是由畸变能密度畸变能密度引起的。当畸变能密度达到单向拉伸试验屈服时的畸变能密度时，构件就破坏了。1、屈服准则：2、强度条件：3、实用范围：实用于破坏形式为屈服的构件。910 莫尔强度理论及其相当应力莫尔强度理论及其相当应力 莫尔认为：最大剪应力是使物体破坏的主要因素，但滑移面上的摩擦力也不可忽略（莫尔摩擦定律）。综合最大剪应力及最大正应力的因素，莫尔得出了他自己的强度理论。近似包络线极限应力圆的包络线一、两个概念：一、两个概念：1、极限应力圆。2、极限曲线：极限应力圆的包络线（envelope）。O t ts 极限应力圆莫尔理论危险条件的推导：莫尔理论危险条件的推导：2、强度条件：1、破坏准则：cot tO1O2O3 1 3MKLPN二、莫尔强度理论：二、莫尔强度理论：任意一点的应力圆若与极限曲线相接触，则材料即将屈服或剪断。3、实用范围：实用于破坏形式为屈服的构件及其拉压极限强度不等的处于复杂应力状态的脆性材料的破坏（岩石、混凝土等）。三、相当应力：（强度准则的统一形式）。三、相当应力：（强度准则的统一形式）。其中，*相当应力。911 强度理论的应用强度理论的应用一、强度计算的步骤：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。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。解：危险点A的应力状态如图：例例1 直径为d=0.1m的圆杆受力如图，T=7kNm，P=50kN，为铸铁构件，=40MPa，试用第一强度理论校核杆的强度。故，安全。PPTTAA t t例例2 薄壁圆筒受最大内压时，测得x=1.8810-4，y=7.3710-4，已知钢的E=210GPa，=170MPa，泊松比=0.3，试用第三强度理论校核其强度。解：由广义虎克定律得:As sx yxyA所以，此容器不满足第三强度理论，不安全。例例3 一铸铁构件t=400MPa，c=1200MPa，一平面应力状态点按莫尔强度理论屈服时，最大剪应力为450MPa，试求该点的主应力值。解上述联立方程得：解上述联立方程得：4502)/(max31=-t知识点的回顾知识点的回顾￥四个常用强度理论：四个常用强度理论：1.1.最大拉应力理论；最大拉应力理论；2.2.最大伸长线应变理论；最大伸长线应变理论；3.3.最大切应力理论；最大切应力理论；4.4.畸变能密度理论；畸变能密度理论；￥莫尔强度理论莫尔强度理论