復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)強(qiáng)度理論.ppt

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1、材料力學(xué)第八章復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)強(qiáng)度問(wèn)題§8–1引言§8–2關(guān)于斷裂的強(qiáng)度理論§8–3關(guān)于屈服的強(qiáng)度理論§8-4彎扭組合，彎拉（壓）扭組合§8-5承壓薄壁圓筒的強(qiáng)度計(jì)算第八章復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)強(qiáng)度問(wèn)題一、引子：§8–１引言復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)強(qiáng)度問(wèn)題1、簡(jiǎn)單應(yīng)力狀態(tài)是根據(jù)試驗(yàn)現(xiàn)象和試驗(yàn)結(jié)果建立強(qiáng)度條件。MPPP2、桿件危險(xiǎn)點(diǎn)處于復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)時(shí)，將發(fā)生怎樣的破壞？怎樣建立強(qiáng)度條件？MP二、強(qiáng)度理論：是關(guān)于“材料發(fā)生強(qiáng)度失效起因”的假說(shuō)。三、材料的破壞形式：⑴屈服；⑵斷裂。1、第一強(qiáng)度理論：最大拉應(yīng)力理論。2、第二強(qiáng)度理論：最大拉應(yīng)變理

2、論。3、第三強(qiáng)度理論：最大切應(yīng)力理論。4、第四強(qiáng)度理論：畸變能理論。四、常用的四個(gè)強(qiáng)度理論：復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)強(qiáng)度問(wèn)題§8–2關(guān)于斷裂的強(qiáng)度理論一、最大拉應(yīng)力理論（第一強(qiáng)度理論）認(rèn)為材料的斷裂主要是由最大拉應(yīng)力引起的。不論材料處于何種應(yīng)力狀態(tài)，只要最大拉應(yīng)力達(dá)到材料單向拉伸斷裂時(shí)的極限應(yīng)力，材料即發(fā)生斷裂破壞。1、斷裂條件：2、強(qiáng)度條件：3、實(shí)用范圍：實(shí)用于破壞形式為脆斷的構(gòu)件。例如，脆材二向、三向受拉；拉壓應(yīng)力狀態(tài)下，最大壓應(yīng)力值小于最大拉應(yīng)力值或超過(guò)不多。復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)強(qiáng)度問(wèn)題二、最大拉應(yīng)變理論（第二強(qiáng)度理論）：認(rèn)為

3、材料的斷裂主要是由最大拉應(yīng)變引起的。不論材料處于何種應(yīng)力狀態(tài)，只要最大拉應(yīng)變達(dá)到材料單向拉伸斷裂時(shí)的極限應(yīng)變，材料即發(fā)生斷裂破壞。3、實(shí)用范圍：實(shí)用于破壞形式為脆斷的構(gòu)件。例如，某些脆材在二向拉－壓應(yīng)力狀態(tài)下，且壓應(yīng)力值大于拉應(yīng)力值時(shí)。磚、石、水泥預(yù)制件壓縮時(shí)。1、斷裂條件：2、強(qiáng)度條件：復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)強(qiáng)度問(wèn)題復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)強(qiáng)度問(wèn)題例1某灰口鑄鐵構(gòu)件危險(xiǎn)點(diǎn)處的應(yīng)例狀態(tài)如圖，若許用拉應(yīng)力為[σ]＝30MPa,試校核該點(diǎn)的強(qiáng)度。（圖中應(yīng)力單位MPa）201015xy解：脆材拉壓應(yīng)力狀態(tài)下，最大壓應(yīng)力值小于最大拉應(yīng)力值時(shí)，

4、宜采用第一強(qiáng)度理論進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。該點(diǎn)滿足強(qiáng)度條件。一、最大切應(yīng)力理論（第三強(qiáng)度理論）：認(rèn)為材料的屈服主要是由最大切應(yīng)力引起的。不論材料處于何種應(yīng)力狀態(tài)，只要最大切應(yīng)力達(dá)到材料單向拉伸屈服時(shí)的極限切應(yīng)力，材料即發(fā)生屈服破壞。3、實(shí)用范圍：實(shí)用于破壞形式為屈服的構(gòu)件。1、屈服條件：2、強(qiáng)度條件：§8–3關(guān)于屈服的強(qiáng)度理論復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)強(qiáng)度問(wèn)題二、畸變能理論（第四強(qiáng)度理論）：認(rèn)為材料的屈服主要是由畸變能引起的。不論材料處于何種應(yīng)力狀態(tài)，只要畸變能密度達(dá)到材料單向拉伸屈服時(shí)的畸變能密度，材料即發(fā)生屈服破壞。3、實(shí)用范圍：實(shí)

5、用于破壞形式為屈服的構(gòu)件。對(duì)大多數(shù)塑性金屬材料來(lái)說(shuō)，畸變能理論比最大切應(yīng)力理論更符合試驗(yàn)結(jié)果。1、屈服條件：2、強(qiáng)度條件：復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)強(qiáng)度問(wèn)題四種強(qiáng)度理論的相當(dāng)應(yīng)力：四種強(qiáng)度理論強(qiáng)度條件的統(tǒng)一形式復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)強(qiáng)度問(wèn)題應(yīng)用強(qiáng)度理論進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算的步驟：1、外力分析：確定所需的外力值。2、內(nèi)力分析：畫(huà)內(nèi)力圖，確定可能的危險(xiǎn)截面。3、應(yīng)力分析：畫(huà)危面應(yīng)力分布圖，確定危險(xiǎn)點(diǎn)并畫(huà)出危險(xiǎn)點(diǎn)的單元體，求主應(yīng)力。4、強(qiáng)度分析：選擇適當(dāng)?shù)膹?qiáng)度理論，計(jì)算相當(dāng)應(yīng)力，然后進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)強(qiáng)度問(wèn)題§8–4彎扭組合，彎拉（壓）扭組合

6、②畫(huà)每個(gè)基本變形內(nèi)力圖，確定危險(xiǎn)截面（忽略剪力）。MP①判定組合變形的類型屬?gòu)澟そM合變形一、圓軸彎扭組合強(qiáng)度計(jì)算復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)強(qiáng)度問(wèn)題對(duì)于彎扭組合圓截面軸，危險(xiǎn)截面上的危險(xiǎn)點(diǎn)同時(shí)作用有最大彎曲正應(yīng)力和最大扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力：③畫(huà)危險(xiǎn)截面應(yīng)力分布圖，找危險(xiǎn)點(diǎn)ABAA復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)強(qiáng)度問(wèn)題復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)強(qiáng)度問(wèn)題①外力分析：每個(gè)外力分量對(duì)應(yīng)產(chǎn)生一種基本變形。②內(nèi)力分析：每個(gè)外力分量對(duì)應(yīng)的內(nèi)力，確定危險(xiǎn)截面。③應(yīng)力分析：建立強(qiáng)度條件。圓軸彎扭組合問(wèn)題的求解步驟：復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)強(qiáng)度問(wèn)題例2傳動(dòng)軸AB直徑d=80mm，軸長(zhǎng)L=2m，[σ]=

7、100MPa，輪緣掛重P=8kN，與轉(zhuǎn)矩m相平衡，輪直徑D=0.7m。試分別用第三、第四強(qiáng)度理論校核軸的強(qiáng)度。zxPmABL/2L/2y解：①外力分析：②內(nèi)力分析：xxMT4kN.m2.8kN.m③強(qiáng)度計(jì)算:該軸滿足強(qiáng)度要求。復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)強(qiáng)度問(wèn)題例3圖示平面直角拐桿，P=4kN，a=160mm，材料的[σ]=80MPa。試按第三強(qiáng)度理論設(shè)計(jì)AB段的直徑d。解：A截面為危險(xiǎn)截面xzy取d=49mm。復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)強(qiáng)度問(wèn)題例4齒輪軸如圖，齒輪受到水平徑向力F＝1.82kN和鉛垂切向力P＝5kN的作用，齒輪節(jié)圓直徑D=0

8、.4m，軸直徑d=50mm，軸長(zhǎng)L=0.6m。軸材料[σ]=100MPa，試用第三強(qiáng)度理論校核軸的強(qiáng)度。zxPmABL/2L/2yFDxMz750N.mTx1kN.mMyx273N.m解：①外力分析：②內(nèi)力分析：③強(qiáng)度計(jì)算:該軸滿足強(qiáng)度條件。復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)強(qiáng)度問(wèn)題例5圖示空心圓桿，內(nèi)徑d=24mm，外徑D=30mm，P1=600N，[?]=100MPa，，。試用第三強(qiáng)度理論