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1、强度理论概念第1页，本讲稿共36页 强度理论强度理论第2页，本讲稿共36页基本变形下的强度条件基本变形下的强度条件（拉压）（拉压）（弯曲正应力）（弯曲正应力）（扭转）（扭转）单向应力状态单向应力状态纯剪切应力状态纯剪切应力状态（弯曲剪应力）（弯曲剪应力）怎样怎样建立一般应力状态下强度条件？建立一般应力状态下强度条件？建立一般应力状态下强度条件？建立一般应力状态下强度条件？简单简单应力状态应力状态应力状态应力状态第3页，本讲稿共36页许用应力许用应力许用应力许用应力(allowable stress)allowable stress)allowable stress)allowable stre
2、ss)极限应力极限应力极限应力极限应力或或或或危险应力危险应力危险应力危险应力(critical stress)critical stress)critical stress)critical stress)极限应力极限应力许用应力许用应力安全系数安全系数强度问题中的几个概念强度问题中的几个概念第4页，本讲稿共36页 材料的失效方式材料的失效方式第5页，本讲稿共36页l 低碳钢和铸铁的拉伸实验低碳钢和铸铁的拉伸实验u 低碳钢的拉伸实验低碳钢的拉伸实验u 铸铁的拉伸实验铸铁的拉伸实验 第6页，本讲稿共36页l 低碳钢和铸铁的扭转实验低碳钢和铸铁的扭转实验 u 低碳钢的扭转实验低碳钢的扭转实验 u
3、 铸铁的扭转实验铸铁的扭转实验 第7页，本讲稿共36页 塑性屈服塑性屈服 脆性断裂脆性断裂 材料材料材料的失效方式材料的失效方式:影响因素影响因素?应力状态应力状态环境因素环境因素第8页，本讲稿共36页关于材料破坏原因的假设关于材料破坏原因的假设!不论是处于什么应力状态，相同的破坏形式由相同不论是处于什么应力状态，相同的破坏形式由相同不论是处于什么应力状态，相同的破坏形式由相同不论是处于什么应力状态，相同的破坏形式由相同的失效原因，利用拉伸试验的结果建立复杂应力状态的失效原因，利用拉伸试验的结果建立复杂应力状态的失效原因，利用拉伸试验的结果建立复杂应力状态的失效原因，利用拉伸试验的结果建立复杂
4、应力状态下的强度条件。下的强度条件。下的强度条件。下的强度条件。强度理论思想强度理论思想强度理论思想强度理论思想极限值极限值第9页，本讲稿共36页l 低碳钢和铸铁的拉伸实验低碳钢和铸铁的拉伸实验u 低碳钢的拉伸实验低碳钢的拉伸实验u 铸铁的拉伸实验铸铁的拉伸实验 s ss s t ts sodacbe第10页，本讲稿共36页l 低碳钢和铸铁的扭转实验低碳钢和铸铁的扭转实验 u 低碳钢的扭转实验低碳钢的扭转实验 u 铸铁的扭转实验铸铁的扭转实验 t tt tot ts sbec第11页，本讲稿共36页 常用的强度理论常用的强度理论第12页，本讲稿共36页 第第第第 一一一一 强强强强 度度度度
5、理理理理 论论论论 又又又又 称称称称 为为为为 最最最最 大大大大 拉拉拉拉 应应应应 力力力力 准准准准 则则则则（maximum maximum maximum maximum tensile tensile tensile tensile stress stress stress stress criterioncriterioncriterioncriterion），最最最最早早早早由由由由英英英英国国国国的的的的兰兰兰兰金金金金（RankineRankineRankineRankineW W W WJ J J JM M M M）提出。提出。提出。提出。第一强度理论第一强度理论(最大
6、拉应力准则最大拉应力准则)无论材料处于什么应力状态无论材料处于什么应力状态,只要发生脆性断裂只要发生脆性断裂,都是都是由于微元内的最大拉应力达到了一个共同的极限值。由于微元内的最大拉应力达到了一个共同的极限值。第13页，本讲稿共36页123=b失效条件失效条件强度条件强度条件最大拉应力最大拉应力一般应力状态一般应力状态简单应力状态简单应力状态第14页，本讲稿共36页第二强度理论第二强度理论又称为又称为最大拉应变最大拉应变准则（准则（maximum tensile maximum tensile strain criterionstrain criterion）。）。第二强度理论第二强度理论(最
7、大拉应变准则最大拉应变准则)无论材料处于什么应力状态无论材料处于什么应力状态,只要发生脆性断裂只要发生脆性断裂,都是由于都是由于微元内的最大拉应变（线变形）达到简单拉伸时的破坏伸长应微元内的最大拉应变（线变形）达到简单拉伸时的破坏伸长应变数值。变数值。第15页，本讲稿共36页123=b强度条件强度条件失效条件失效条件最大拉应变最大拉应变一般应力状态一般应力状态简单应力状态简单应力状态第16页，本讲稿共36页 第三强度理论第三强度理论又称为又称为最大剪应力最大剪应力准则（准则（maximum maximum shearing stress criterionshearing stress cri
8、terion）。）。第三强度理论第三强度理论(最大剪应力最大剪应力准则准则)无论材料处于什么应力状态无论材料处于什么应力状态无论材料处于什么应力状态无论材料处于什么应力状态,只要发生屈服只要发生屈服只要发生屈服只要发生屈服,都是由于都是由于都是由于都是由于微元内的最大切应力达到了某一共同的极限值。微元内的最大切应力达到了某一共同的极限值。微元内的最大切应力达到了某一共同的极限值。微元内的最大切应力达到了某一共同的极限值。第17页，本讲稿共36页123=s强度条件强度条件失效条件失效条件最大剪应力最大剪应力一般应力状态一般应力状态简单应力状态简单应力状态第18页，本讲稿共36页 第四强度理论第四
9、强度理论又称为又称为畸变能密度畸变能密度准则准则（criterion of strain energy density corresponding to distortion）。）。第四强度理论第四强度理论(畸变能密度准则畸变能密度准则)无论材料处于什么应力状态无论材料处于什么应力状态无论材料处于什么应力状态无论材料处于什么应力状态,只要发生屈服只要发生屈服只要发生屈服只要发生屈服,都是由于都是由于都是由于都是由于微元的形状改变比能微元的形状改变比能微元的形状改变比能微元的形状改变比能(即畸变能即畸变能即畸变能即畸变能)达到一个共同的极限值达到一个共同的极限值达到一个共同的极限值达到一个共同的
10、极限值。第19页，本讲稿共36页=s强度条件强度条件123失效条件失效条件最大畸变能最大畸变能一般应力状态一般应力状态简单应力状态简单应力状态第20页，本讲稿共36页近、现代强度理论？近、现代强度理论？古古典典强强度度理理论论莫尔强度理论莫尔强度理论第一强度理论第一强度理论第二强度理论第二强度理论第三强度理论第三强度理论第四强度理论第四强度理论相当应力相当应力第21页，本讲稿共36页 几种常见应力状态的相当应力几种常见应力状态的相当应力单向拉伸单向拉伸 第22页，本讲稿共36页纯剪切纯剪切第23页，本讲稿共36页典型平面典型平面应力状态应力状态第24页，本讲稿共36页莫尔强度理论莫尔强度理论第
11、一强度理论第一强度理论第二强度理论第二强度理论第三强度理论第三强度理论第四强度理论第四强度理论比较几种强度理论？比较几种强度理论？局限性局限性第25页，本讲稿共36页第一强度理论第一强度理论第二强度理论第二强度理论第三强度理论第三强度理论第四强度理论第四强度理论 强度理论的应用强度理论的应用莫尔强度理论莫尔强度理论塑塑性性屈屈服服脆脆性性断断裂裂第26页，本讲稿共36页例题例题例题例题已知已知已知已知 ：构件上危险点的应力状态。：构件上危险点的应力状态。：构件上危险点的应力状态。：构件上危险点的应力状态。校核该点的强度。校核该点的强度。校核该点的强度。校核该点的强度。（1 1 1 1）材料为铸
12、铁，拉伸许用应力）材料为铸铁，拉伸许用应力）材料为铸铁，拉伸许用应力）材料为铸铁，拉伸许用应力 =30MPa=30MPa=30MPa=30MPa，压缩许用应力压缩许用应力压缩许用应力压缩许用应力 -=160MPa=160MPa=160MPa=160MPa。（2 2 2 2）材料为低碳钢，许用应力）材料为低碳钢，许用应力）材料为低碳钢，许用应力）材料为低碳钢，许用应力 =140MPa=140MPa=140MPa=140MPa，第27页，本讲稿共36页l l外力分析外力分析外力分析外力分析 l l内力分析内力分析内力分析内力分析l l应力分析应力分析应力分析应力分析主应力？主应力？危险截面危险截面
13、危险截面危险截面危险点危险点危险点危险点第28页，本讲稿共36页结论：强度是安全的。结论：强度是安全的。结论：强度是安全的。结论：强度是安全的。l l 强度分析强度分析强度分析强度分析（1 1）脆性材料：）脆性材料：）脆性材料：）脆性材料：选择莫尔强度理论；选择莫尔强度理论；选择莫尔强度理论；选择莫尔强度理论；若选择第一强度理论；若选择第一强度理论；若选择第一强度理论；若选择第一强度理论；第29页，本讲稿共36页结论：强度是安全的。结论：强度是安全的。结论：强度是安全的。结论：强度是安全的。（2 2）塑性材料：）塑性材料：）塑性材料：）塑性材料：选择第四强度理论；选择第四强度理论；选择第四强度
14、理论；选择第四强度理论；若选择第三强度理论；若选择第三强度理论；若选择第三强度理论；若选择第三强度理论；第30页，本讲稿共36页 水管在寒冬低温条件下，由于管内水结冰引起体积水管在寒冬低温条件下，由于管内水结冰引起体积水管在寒冬低温条件下，由于管内水结冰引起体积水管在寒冬低温条件下，由于管内水结冰引起体积膨胀，而导致水管爆裂。由作用力与反作用力定律可膨胀，而导致水管爆裂。由作用力与反作用力定律可膨胀，而导致水管爆裂。由作用力与反作用力定律可膨胀，而导致水管爆裂。由作用力与反作用力定律可知，水管与冰块所受的压力相等，为什么冰不破裂，知，水管与冰块所受的压力相等，为什么冰不破裂，知，水管与冰块所受
15、的压力相等，为什么冰不破裂，知，水管与冰块所受的压力相等，为什么冰不破裂，而水管发生爆裂？而水管发生爆裂？而水管发生爆裂？而水管发生爆裂？思考思考思考思考第31页，本讲稿共36页应力状态？应力状态？应力状态？应力状态？水管：水管：水管：水管：双向拉伸应力状态双向拉伸应力状态双向拉伸应力状态双向拉伸应力状态在低温条件下材料的塑性指标降低在低温条件下材料的塑性指标降低在低温条件下材料的塑性指标降低在低温条件下材料的塑性指标降低,因而易于发生爆裂；因而易于发生爆裂；因而易于发生爆裂；因而易于发生爆裂；xs sts s脆性断裂脆性断裂 第32页，本讲稿共36页例如深海海底的石块，虽承受例如深海海底的石
16、块，虽承受例如深海海底的石块，虽承受例如深海海底的石块，虽承受很大的静水压力很大的静水压力很大的静水压力很大的静水压力,但不易发生但不易发生但不易发生但不易发生破裂。破裂。破裂。破裂。冰：冰：冰：冰：三向压缩应力状态三向压缩应力状态三向压缩应力状态三向压缩应力状态应力状态？应力状态？应力状态？应力状态？塑性屈服塑性屈服 第33页，本讲稿共36页 强度理论强度理论 常用的强度理论常用的强度理论 强度理论思想强度理论思想强度理论思想强度理论思想 材料的失效方式材料的失效方式 强度理论的应用强度理论的应用第34页，本讲稿共36页返回返回返回返回返回总目录返回总目录 看书看书看书看书:7-10:7-10，7-117-11，7-127-12；作业作业 P260P260：7.357.357.357.35，7.367.36，7.387.38；第35页，本讲稿共36页Nanjing University of TechnologyNanjing University of Technology返回返回返回返回返回总目录返回总目录第36页，本讲稿共36页