失效分析與強(qiáng)度準(zhǔn)則

失效分析與強(qiáng)度準(zhǔn)則第一頁，共三十三頁，2022年，8月28日第八章失效分析與強(qiáng)度準(zhǔn)則§8.1概述（目錄）§8.1概述一、失效的概念二、強(qiáng)度失效的兩種形式三、強(qiáng)度準(zhǔn)則的概念第二頁，共三十三頁，2022年，8月28日§8.1

概述一、失效的概念一、失效的概念

剛度失效——

失穩(wěn)失效——

疲勞失效——

失效——構(gòu)件的主要失效形式：

強(qiáng)度失效——材料的斷裂與屈服構(gòu)件產(chǎn)生過大的彈性變形構(gòu)件平衡狀態(tài)的改變構(gòu)件在交變應(yīng)力作用下的突然斷裂構(gòu)件失去應(yīng)有承載能力的現(xiàn)象第三頁，共三十三頁，2022年，8月28日§8.1

概述二、強(qiáng)度失效的兩種形式二、強(qiáng)度失效的兩種形式

屈服——

斷裂——材料失去抵抗變形能力的現(xiàn)象材料失去抵抗承載能力的現(xiàn)象第四頁，共三十三頁，2022年，8月28日§8.1

概述二、強(qiáng)度失效的兩種形式對于四種基本變形，已建立了兩個(gè)強(qiáng)度條件：二、強(qiáng)度失效的兩種形式1.單向應(yīng)力狀態(tài)2.純剪切應(yīng)力狀態(tài)對于塑性材料對于脆性材料對于塑性材料對于脆性材料第五頁，共三十三頁，2022年，8月28日§8.1

概述二、強(qiáng)度失效的兩種形式對于四種基本變形，二、強(qiáng)度失效的兩種形式1.單向應(yīng)力狀態(tài)2.純剪切應(yīng)力狀態(tài)對于塑性材料對于脆性材料對于塑性材料對于脆性材料屈服判據(jù)斷裂判據(jù)屈服判據(jù)斷裂判據(jù)即已建立了如下失效判據(jù)：上述判據(jù)都是建立在試驗(yàn)基礎(chǔ)上的第六頁，共三十三頁，2022年，8月28日§8.1

概述二、強(qiáng)度失效的兩種形式在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下，材料的失效形式不僅與每個(gè)主應(yīng)力的大小有關(guān)，還與主應(yīng)力的組合有關(guān)。三個(gè)主應(yīng)力的組合情況是多種多樣的很難用試驗(yàn)方法建立復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下的強(qiáng)度失效判據(jù)二、強(qiáng)度失效的兩種形式例如：第七頁，共三十三頁，2022年，8月28日§8.1

概述三、強(qiáng)度準(zhǔn)則的概念三、強(qiáng)度準(zhǔn)則的概念引起材料強(qiáng)度失效的因素：危險(xiǎn)點(diǎn)的應(yīng)力、應(yīng)變或應(yīng)變比能強(qiáng)度準(zhǔn)則——根據(jù)材料的強(qiáng)度失效現(xiàn)象，提出合理的假設(shè)，利用簡單拉伸的試驗(yàn)結(jié)果，建立復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下的強(qiáng)度條件。第八頁，共三十三頁，2022年，8月28日第八章失效分析與強(qiáng)度準(zhǔn)則§8.2斷裂準(zhǔn)則（目錄）§8.2斷裂準(zhǔn)則一、斷裂失效的三種形式二、最大拉應(yīng)力準(zhǔn)則三、最大伸長線應(yīng)變準(zhǔn)則第九頁，共三十三頁，2022年，8月28日§8.2

斷裂準(zhǔn)則一、斷裂失效的三種形式一、斷裂失效的三種形式

1.脆性材料的斷裂

2.含裂紋或缺陷構(gòu)件的斷裂

3.漸進(jìn)斷裂(疲勞斷裂)第十頁，共三十三頁，2022年，8月28日§8.2

斷裂準(zhǔn)則二、最大拉應(yīng)力準(zhǔn)則二、最大拉應(yīng)力準(zhǔn)則(第一強(qiáng)度準(zhǔn)則)該準(zhǔn)則認(rèn)為：最大拉應(yīng)力是引起斷裂的主要原因即認(rèn)為：斷裂判據(jù)：強(qiáng)度準(zhǔn)則：無論材料處于什么應(yīng)力狀態(tài)，只要最大拉應(yīng)力達(dá)到單向拉伸時(shí)的抗拉強(qiáng)度，材料就會發(fā)生脆性斷裂。第十一頁，共三十三頁，2022年，8月28日§8.2

斷裂準(zhǔn)則三、最大伸長線應(yīng)變準(zhǔn)則三、最大伸長線應(yīng)變準(zhǔn)則(第二強(qiáng)度準(zhǔn)則)該準(zhǔn)則認(rèn)為：最大伸長線應(yīng)變是引起斷裂的主要原因即認(rèn)為：斷裂判據(jù)：強(qiáng)度準(zhǔn)則：無論材料處于什么應(yīng)力狀態(tài)，只要最大伸長線應(yīng)變達(dá)到單向拉伸時(shí)的極限應(yīng)變，材料就會發(fā)生脆性斷裂。第十二頁，共三十三頁，2022年，8月28日第八章失效分析與強(qiáng)度準(zhǔn)則§8.3屈服準(zhǔn)則（目錄）§8.3屈服準(zhǔn)則一、最大切應(yīng)力準(zhǔn)則二、形狀改變比能準(zhǔn)則第十三頁，共三十三頁，2022年，8月28日§8.3

屈服準(zhǔn)則一、最大切應(yīng)力準(zhǔn)則一、最大切應(yīng)力準(zhǔn)則(第三強(qiáng)度準(zhǔn)則)該準(zhǔn)則認(rèn)為：最大切應(yīng)力是引起屈服的主要原因即認(rèn)為：屈服判據(jù)：強(qiáng)度準(zhǔn)則：無論材料處于什么應(yīng)力狀態(tài)，只要最大切應(yīng)力達(dá)到單向拉伸屈服時(shí)所對應(yīng)的最大切應(yīng)力值，材料就會發(fā)生塑性屈服。(Tresca屈服準(zhǔn)則)第十四頁，共三十三頁，2022年，8月28日§8.3

屈服準(zhǔn)則二、形狀改變比能準(zhǔn)則二、形狀改變比能準(zhǔn)則(第四強(qiáng)度準(zhǔn)則)該準(zhǔn)則認(rèn)為：形狀改變比能是引起屈服的主要原因即認(rèn)為：屈服判據(jù)：無論材料處于什么應(yīng)力狀態(tài)，只要形狀改變比能達(dá)到單向拉伸屈服時(shí)所對應(yīng)的形狀改變比能值，材料就會發(fā)生塑性屈服。(Mises屈服準(zhǔn)則)第十五頁，共三十三頁，2022年，8月28日§8.3

屈服準(zhǔn)則二、形狀改變比能準(zhǔn)則強(qiáng)度準(zhǔn)則：二、形狀改變比能準(zhǔn)則(第四強(qiáng)度準(zhǔn)則)該準(zhǔn)則認(rèn)為：形狀改變比能是引起屈服的主要原因即認(rèn)為：屈服判據(jù)：無論材料處于什么應(yīng)力狀態(tài)，只要形狀改變比能達(dá)到單向拉伸屈服時(shí)所對應(yīng)的形狀改變比能值，材料就會發(fā)生塑性屈服。(Mises屈服準(zhǔn)則)第十六頁，共三十三頁，2022年，8月28日第八章失效分析與強(qiáng)度準(zhǔn)則§8.4莫爾準(zhǔn)則（目錄）§8.4莫爾準(zhǔn)則一、莫爾準(zhǔn)則第十七頁，共三十三頁，2022年，8月28日§8.4

莫爾準(zhǔn)則一、莫爾準(zhǔn)則當(dāng)材料的抗拉強(qiáng)度與抗壓強(qiáng)度不相等時(shí)，當(dāng)[t

]=[c

]=[

]時(shí)：一、莫爾準(zhǔn)則強(qiáng)度準(zhǔn)則為：第十八頁，共三十三頁，2022年，8月28日第八章失效分析與強(qiáng)度準(zhǔn)則§8.6應(yīng)用舉例（目錄）§8.6應(yīng)用舉例一、強(qiáng)度準(zhǔn)則的適用范圍二、強(qiáng)度準(zhǔn)則的統(tǒng)一形式三、應(yīng)用舉例第十九頁，共三十三頁，2022年，8月28日§8.6

應(yīng)用舉例一、強(qiáng)度準(zhǔn)則的適用范圍一、強(qiáng)度準(zhǔn)則的適用范圍

斷裂準(zhǔn)則：通常適用于脆性材料

屈服準(zhǔn)則：三向拉應(yīng)力且數(shù)值接近時(shí)，采用斷裂準(zhǔn)則通常適用于塑性材料三向壓應(yīng)力且數(shù)值接近時(shí)，采用屈服準(zhǔn)則第二十頁，共三十三頁，2022年，8月28日§8.6

應(yīng)用舉例二、強(qiáng)度準(zhǔn)則的統(tǒng)一形式二、強(qiáng)度準(zhǔn)則的統(tǒng)一形式式中ri稱為相當(dāng)應(yīng)力，是主應(yīng)力的某種組合，即第二十一頁，共三十三頁，2022年，8月28日§8.6

應(yīng)用舉例二、強(qiáng)度準(zhǔn)則的統(tǒng)一形式特例：對于平面應(yīng)力狀態(tài)主應(yīng)力：相當(dāng)應(yīng)力：第二十二頁，共三十三頁，2022年，8月28日§8.6

應(yīng)用舉例三、應(yīng)用舉例三、應(yīng)用舉例第二十三頁，共三十三頁，2022年，8月28日§8.6

應(yīng)用舉例例4（1.確定危險(xiǎn)截面）例4

工字形截面簡支梁由三根鋼板焊接而成，已知:[

]=170MPa，[

]=100MPa。試全面校核該梁的強(qiáng)度。解：1.確定危險(xiǎn)截面危險(xiǎn)截面：C截面的左鄰D截面的右鄰第二十四頁，共三十三頁，2022年，8月28日§8.6

應(yīng)用舉例例4（2.正應(yīng)力校核）2.正應(yīng)力校核例4

工字形截面簡支梁由三根鋼板焊接而成，已知:[

]=170MPa，[

]=100MPa。試全面校核該梁的強(qiáng)度。解：第二十五頁，共三十三頁，2022年，8月28日§8.6

應(yīng)用舉例例4（3.切應(yīng)力校核）3.切應(yīng)力校核例4

工字形截面簡支梁由三根鋼板焊接而成，已知:[

]=170MPa，[

]=100MPa。試全面校核該梁的強(qiáng)度。解：第二十六頁，共三十三頁，2022年，8月28日§8.6

應(yīng)用舉例例4（3.切應(yīng)力校核）4.主應(yīng)力校核例4

工字形截面簡支梁由三根鋼板焊接而成，已知:[

]=170MPa，[

]=100MPa。試全面校核該梁的強(qiáng)度。解：第二十七頁，共三十三頁，2022年，8月28日§8.6

應(yīng)用舉例例4（4.主應(yīng)力校核）例4

工字形截面簡支梁由三根鋼板焊接而成，已知:[

]=170MPa，[

]=100MPa。試全面校核該梁的強(qiáng)度。解：或不安全4.主應(yīng)力校核第二十八頁，共三十三頁，2022年，8月28日nnApptddtmmbptDnnF1.找危險(xiǎn)點(diǎn)p例5

等厚度薄壁圓筒如圖所時(shí)，其平均直徑d=100cm，圓筒內(nèi)液體壓強(qiáng)p=3.6MPa。材料的許用應(yīng)力[s]=160MPa。按第三第四強(qiáng)度理論設(shè)計(jì)圓筒的厚度

解：圓筒四周2.取單元體，計(jì)算主應(yīng)力y方向的合力：A橫

徑

周§8.6

應(yīng)用舉例第二十九頁，共三十三頁，2022年，8月28日解：3.按第三強(qiáng)度理論設(shè)計(jì)壁厚4.按第四強(qiáng)度理論設(shè)計(jì)壁厚nnpptddtmmb例5

等厚度薄壁圓筒如圖所時(shí)，其平均直徑d=100cm，圓筒內(nèi)液體壓強(qiáng)p=3.6MPa。材料的許用應(yīng)力[s]=160MPa。按第三第四強(qiáng)度理論設(shè)計(jì)圓筒的厚度

§8.6

應(yīng)用舉例第三十頁，共三十三頁，2022年，8月28日第八章失效分析與強(qiáng)度準(zhǔn)則§8.7雙剪強(qiáng)度準(zhǔn)則（目錄）§8.7雙剪強(qiáng)度準(zhǔn)則第三十一頁，共三十三頁，2022年，8月28日§8.7

雙剪強(qiáng)度準(zhǔn)則一、極值切應(yīng)力記：于是

最大切應(yīng)力準(zhǔn)則只考慮了最大切應(yīng)力的影響

形狀改變比能準(zhǔn)則考慮了三個(gè)極值切應(yīng)力的影響實(shí)際上，三個(gè)極值切應(yīng)力中只有兩個(gè)是獨(dú)立的第三十二頁，共三十三頁，2022年，8月28日§8.7

雙剪強(qiáng)度準(zhǔn)則二、雙剪強(qiáng)度準(zhǔn)則我國學(xué)者俞茂宏教授1961年提出雙切應(yīng)力強(qiáng)度準(zhǔn)則