四個強度理論的比較

作者:李星龍

來源:新浪博客

http://blog.sina.com.cn/sdlixinglong



四個強度理論的比較

名稱

最大拉應力理論
第一強度理論

最大伸長線應變理論
第二強度理論

最大剪應力理論
第三強度理論

形狀改變比能理論
第四強度理論

理論根據

  當作用在構件上的外力過大時,其危險點處的材料就會沿最大拉應力所在截面發生脆斷破壞

  當作用在構件上的外力過大時,其危險點處的材料就會沿最大伸長線應變的方向發生脆斷破壞

  當作用在構件上的外力過大時,其危險點處的材料就會沿最大剪應力所在截面滑移而發生屈服破壞


對材料破壞原因的假設

  最大拉應力s1是引起材料脆斷破壞的因素;也就是認為不論在什么樣的應力狀態下,只要構件內一點處的三個主應力中最大的拉應力s1到達材料的極限值sjx,材料就會發生脆斷破壞

  最大伸長線應變e1是引起材料脆斷破壞的因素;也就是認為不論在什么樣的應力狀態下,只要構件內一點處的最大伸長線應變e1到達了材料的極限值ejx,材料就會發生脆斷破壞

  最大剪應力tmax是引起材料屈服破壞的因素;也就是認為不管在什么樣的應力狀態下,只要構件內一點處的最大剪應力tmax達到材料的極限值tjx,該點處的材料就會發生屈服破壞

  形狀改變比能md是引起材料屈服破壞的因素;也就是說不論在什么樣的復雜應力狀態下,只要構件內一點處的形狀改變比能達到材料的極限值md jx,該點處的材料就會發生屈服破壞

材料極限值

獲得方法

  通過任意一種使試件發生破壞的試驗來確定

  通過任意一種使試件發生脆斷破壞的試驗來確定

  通過任意一種使試件發生屈服破壞的試驗來確定


表示

極限應力 sjx
由簡單的拉伸試驗知
sjx =sb

極限應變 ejx
由單向拉伸試件在拉斷時其橫截面上的正應力sjx決定
ejx =sjx /E

極限剪應力 tjx 
由單向拉伸試驗知
tjx =ss /2
ss為材料的屈服極限

極限形狀改變比能 md jx
在簡單拉伸條件下因

s
1 =ss,s2 =s3=0

md jx =

材料破壞條件

脆斷破壞
s1=sb (a)

脆斷破壞
e1=ejx=sjx /E (b)

屈服破壞
tmax =tjx =ss /2 (c)

屈服破壞
md =md jx

強度條件

s1≤[s] (1-59)
[
s]b除以安全系數得到
公式中的s1必須為拉應力

[s1-m(s2+s3)]≤[s] 
(1-60)
[
s]sjx 除以安全系數得到

(s1-s3)≤[s] (1-61)
[
s]ss 除以安全系數得到


  該理論在17世紀就已提出,是最早的強度理論;
  此理論基本上能正確反映出某些脆性材料的強度特性。用鑄鐵圓筒作試驗,使其承受內壓并另加軸向拉力,其試驗結果與最大拉應力理論符合得較好。所以這一理論可用于承受拉應力的某些脆性金屬,例如鑄鐵。

  用鑄鐵制成的薄壁圓管試件在靜載荷的內壓、軸向拉()以及扭轉的外力矩聯合作用下進行的試驗表明,第二強度理論并不比第一強度理論更符合試驗結果。工程實際中更多地采用第一強度理論。

  這一理論的缺點是沒有考慮中間主應力s2對材料屈服的影響

  從公式可以看出,公式右邊的三個主應力之差分別為三個最大剪應力的兩倍,因此,第四強度理論從物理本質上講,也可歸類于剪切型的強度理論。


轉自公眾號——ABAQUS大世界

旨在分享,若侵即刪.


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