材料力学,材料力学,第9章 强度理论,材料力学第9章 强度理论,9-1,强度理论的概念,9-2 四个常用强度理论及其相当应力,9-3 莫尔强度理论及其相当应力,9-4 各种强度理论的适用范围及其应用,本章主要内容,9-1 强度理论的概念9-2 四个常用强度理论及其相,材料力学,9-1,强度理论的概念,一、建立强度条件的复杂性,复杂应力状态的形式是无穷无尽的，建立复杂应力状态下的强度条件，,采用模拟的方法几乎是不可能的，,即逐一用试验的方法建立强度条件是行不通的，需要从理论上找出路。,材料力学 9-1 强度理论的概念一、建立强度条件的复杂性,材料力学,二、利用强度理论建立强度条件,（1）对破坏形式分类；,（2）同一种形式的破坏，可以认为是由相同的原因造成的；,（3）至于破坏的原因是什么，可由观察提出假说，这些假,说称为强度理论；,（4）利用简单拉伸实验建立强度条件。,材料力学二、利用强度理论建立强度条件,9-2 四个常用强度理论 及其相当应力,破坏形式分类,脆性断裂,塑性屈服,9-2 四个常用强度理论 及其相当,（,一,）,脆性断裂理论,1.,最大拉应力理论,（,第一强度理论,),无论材料处于什么应力状态，只要最大拉应力达到极限值，材料就会发生脆性断裂。,（一）脆性断裂理论 1.最大拉应力理论（第一强度理论),破坏原因,：,s,tmax,（最大拉应力）,破坏条件,：,s,1,=s,o,（s,b,）,强度条件,:,适用范围,:脆性材料拉、扭；,一般材料三向拉；,铸 铁二向拉-拉，,拉-压,（,s,t,s,c,）,破坏原因：stmax（最大拉应力）破坏条件：,2.,最大伸长线应变理论,无论材料处于什么应力状态，只要最大伸长线应变达到极限值，材料就发生脆性断裂。,破坏原因：,e,tmax,（最大伸长线应变）,破坏条件：,e,1,=,e,o,强度条件：,s,1,n,（,s,2,+,s,3,）,s,b,/,n=,s,适用范围：,石、混凝土压；,铸铁二向拉-压（,s,t,s,c,）,2.最大伸长线应变理论 无论材料处于什么应力状态,（二）塑性屈服理论,1.,最大剪应力理论（,第三强度理论,）,无论材料处于什么应力状态，只要最大剪应力达到极限值，就发生屈服破坏。,破坏原因：,t,max,破坏条件:,t,max,=,t,o,强度条件,:,适用范围：塑性材料屈服破坏；一般材料三向,（二）塑性屈服理论1.最大剪应力理论（第三强度理论）破坏原因,2.,形状改变比能理论,(,Misess Criterion),（第四强度理论，,20,世纪初，,Mises,）,无论材料处于什么应力状态，只要形状改变比能达到极限值，就发生屈服破坏。,2.形状改变比能理论(Misess Criterion),1,2,3,=,s,123=s,破坏原因：,u,f,(形状改变比能),破坏条件,：,强度条件：,适用范围：,塑性材料屈服；,一般材料三向压。,破坏原因：uf (形状改变比能)破坏条件：强度条件：适用,（三）,相当应力,强度条件中直接与许用应力,比较的量，称为相当应力,r,(最大拉应力理论),(,最大伸长线应变理论,),(最大剪应力理论),(形状改变比能理论),（三）相当应力 强度条件中直接与许用应力比较的量,强度条件的一般形式,s,r,s,强度条件的一般形式,（四）平面应力状态特例,已知：,和,试写出:,最大剪应力理论,和形状改变比能理论的相当应力的表达式。,（四）平面应力状态特例已知：和,解：首先确定主应力,2,0,解：首先确定主应力20,最大剪应力理,形状改变比能理,r4,=,=,2,3,2,最大剪应力理形状改变比能理r4=23 2,9-3 莫尔强度理论 及其相当应力,莫尔强度理论是以各种状态下材料的破坏试验结果为依据，而不是简单地假设材料地破坏是由某一个因素达到了极限值而引起地，从而建立起来的带有一定经验性的强度理论。,9-3 莫尔强度理论 及其相当应力,一、两个概念：,1、极限应力圆：,O,极限应力圆,一、两个概念：1、极限应力圆：O 极限应力圆,2、极限曲线：,2、极限曲线：,3、近似极限曲线：,3、近似极限曲线：,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。,二、莫尔强度理论：任意一点的应力圆若与极限曲,整理,得破坏条,整理,强度条件：,相当应,适用范围：,考虑了材料拉压强度不等的情况，可以用于铸铁等脆性材料，也可用于塑性材料。当材料的拉压强度相同时，和第三强度理论相同。,强度条件：相当应适用范围：,9-4 各种强度理论的 适用范围及其应用,各种强度理论的适用范围：,（1）三轴拉伸时，脆性或塑性材料都会发生脆性断裂，应采用,最大拉应力理论,（2）对于脆性材料，在二轴应力状态下应采用最大拉应力理论。,如果抗拉压强度不同，应采用莫尔强度理论,（3）对应塑性材料，应采用形状改变比能理论或最大剪应力理论,（4）在三轴压缩应力状态下，对塑性和脆性材料一般采用形状改,变比能理论。,9-4 各种强度理论的 适用范围及,最后，要注意强度设计的全过程 要确定构件危险状态、危险截面、危险点，危险点的应力状态。,最后，要注意强度设计的全过程 要确定构件危险状态、,3、四种强度理论的适用范围,本章小结,一、知识点,1、强度理论的基本思想,1、四种强度理论的计算方法,二、重点内容,2、四种强度理论的计算方法,2、四种强度理论的适用范围,3、四种强度理论的适用范围本章小结一、知识点1、强度理论的基,