材料力學(xué)第7章

1、第九章重點(diǎn)內(nèi)容第九章重點(diǎn)內(nèi)容 第7章 強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則第7章 強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則斷裂斷裂-材料強(qiáng)度不足材料強(qiáng)度不足強(qiáng)度失效的例子強(qiáng)度失效的例子2004年5月24日，法國(guó)戴高樂機(jī)場(chǎng)2E候機(jī)廳發(fā)生坍塌事故.關(guān)于此次失事原因的主要猜測(cè)就落在了設(shè)計(jì)師安德魯?shù)纳砩稀Ｄ壳?，已?jīng)有專家對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了質(zhì)疑。據(jù)悉，在2E候機(jī)廳這個(gè)640米長(zhǎng)、335米寬的大廳中，沒有使用任何內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)。這樣一來，候機(jī)廳的結(jié)構(gòu)由于溫度變化會(huì)較大產(chǎn)生的溫度應(yīng)力產(chǎn)生屈曲，就會(huì)導(dǎo)致結(jié)構(gòu)坍塌事故發(fā)生。失效的分類及其定義失效的分類及其定義第7章 強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則第7章 強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則溫度過高溫度過高壓力過高壓力過

2、高轉(zhuǎn)速過高轉(zhuǎn)速過高葉片斷裂葉片斷裂第7章 強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則剛度失效問題鉆床鉆床:支承立柱支承立柱和水平梁剛度和水平梁剛度第7章 強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則第7章 強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則第7章 強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則火電機(jī)組中,長(zhǎng)期在高溫、高壓下服役的部件:主蒸汽管道、導(dǎo)汽管、汽缸等動(dòng)力工程-蠕變問題塑料繩重物塑料繩室溫下的蠕變塑料繩室溫下的蠕變?nèi)渥內(nèi)渥儜?yīng)變:隨時(shí)間變化第7章 強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則壓力容器在密封壓力容器在密封-螺栓螺栓壓力容器在密封時(shí)需要用螺栓栓緊，螺栓就壓力容器在密封時(shí)需要用螺栓栓緊，螺栓就承受了預(yù)緊力，隨著時(shí)間增加，這個(gè)力就會(huì)承受了預(yù)緊力，隨著時(shí)間增加，這個(gè)力就會(huì)越來越小

3、，以至于密封失效。越來越小，以至于密封失效。應(yīng)力松弛應(yīng)力松弛第7章 強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 第7章 強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則第7章 強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則歸納: 0.2ABC%100 ooulll 當(dāng)5%稱為韌性材料l0原始標(biāo)矩, lu試件拉斷時(shí)標(biāo)距長(zhǎng)度.標(biāo)記線PP如何判斷材料韌性如何判斷材料韌性(塑性塑性)好壞好壞- -韌性指標(biāo)韌性指標(biāo)當(dāng)5%稱為脆性材料OE? p? pFE第7章 強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則E和s同拉伸屈服后曲線不同低碳鋼低碳鋼第7章 強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則b高于受拉的情況,約為4-5倍抗壓優(yōu)于抗拉鑄鐵鑄鐵第7章 強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則思考思考: : 特別注意以壓桿穩(wěn)定性設(shè)計(jì)為優(yōu)先

4、的原則特別注意以壓桿穩(wěn)定性設(shè)計(jì)為優(yōu)先的原則復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下的強(qiáng)度失效大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明, ,材料在常溫靜載下的強(qiáng)度失效材料在常溫靜載下的強(qiáng)度失效有兩種有兩種: :由實(shí)驗(yàn)可確定單拉應(yīng)力狀態(tài)的失效準(zhǔn)則由實(shí)驗(yàn)可確定單拉應(yīng)力狀態(tài)的失效準(zhǔn)則如何確定復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)的失效準(zhǔn)則如何確定復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)的失效準(zhǔn)則?根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果提出假說,建立強(qiáng)度失效理論 第7章 強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則第7章 強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 omaxmax第7章 強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則231max 2231maxso 1231= s第7章 強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則231max 22s31omax1231= ss31 ss31n第7章

5、強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則保證材料不屈服失效1 sn 適用材料:鋼、銅、鋁等韌性材料oddvv 第7章 強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則123= s213232221d)()()(61Ev2sod31Ev第7章 強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則213232221d)()()(61Ev2sod31Ev=s213232221)()()(21s213232221)()()(21 ss213232221)()()(21n第7章 強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則適用材料: 鋼、銅、鋁韌性材料最大切應(yīng)力準(zhǔn)則形狀改變比能準(zhǔn)則直觀上看那個(gè)更精確?)(omaxmax01 第7章 強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則123= bbomax ) 0(11max

6、第7章 強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則b1 bb1n第7章 強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 2132322214r)()()(21)(4s 313r)(3s 11r)(1s第7章 強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 )S(iri強(qiáng)度準(zhǔn)則統(tǒng)一式強(qiáng)度準(zhǔn)則統(tǒng)一式第7章 強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則問: 對(duì)含有裂紋的材料,成立?實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn):即使是韌性材料,含有裂紋,可能會(huì)發(fā)生低應(yīng)力脆斷, 失效應(yīng)力遠(yuǎn)低于屈服強(qiáng)度.問:用什么準(zhǔn)則判斷含有裂紋的材料斷裂失效?線彈性斷裂力學(xué)理論(應(yīng)力集中概念介紹線彈性斷裂力學(xué)-幾個(gè)基本概念應(yīng)力集中：截面幾何尺寸突變, 局部應(yīng)力增大的現(xiàn)象兩板連接裂紋附近區(qū)域應(yīng)力場(chǎng)(研究思路)：研究拉伸板:1.研究橢圓孔附近區(qū)域

7、應(yīng)力分布（長(zhǎng)軸為2a,短軸為2b)2.短軸2b0,橢圓孔變?yōu)榱鸭y,得到裂紋附近區(qū)域應(yīng)力分布斷裂力學(xué)斷裂力學(xué)材料含裂紋的情況材料含裂紋的情況2 arxyxyyx, 0raK,coscossinrK)sinsin(cosrK)sinsin(cosrKIIxyIyIx 其其中中23222232122232122r=0,應(yīng)力具有奇異性應(yīng)力具有奇異性注意坐標(biāo)系注意坐標(biāo)系(裂紋右端點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)裂紋右端點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn))按傳統(tǒng)的失效判據(jù)按傳統(tǒng)的失效判據(jù), 上述構(gòu)件在很小力上述構(gòu)件在很小力的作用的作用下便會(huì)失效。但是情況并非如此，含裂紋體下便會(huì)失效。但是情況并非如此，含裂紋體一般都有一定的承載能力。一般都有一定的

8、承載能力。但總體上講：但總體上講： 第7章 強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 第7章 強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則224212xyyxyx224212xyyxyx 0 ,工程設(shè)計(jì)中規(guī)定工程設(shè)計(jì)中規(guī)定: 應(yīng)力強(qiáng)度不應(yīng)力強(qiáng)度不 %97. 01 =0首先確定主應(yīng)力2214212223421202第7章 強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則對(duì)于最大切應(yīng)力準(zhǔn)則對(duì)于形狀改變比能準(zhǔn)則 22314r3213232221r421 223第7章 強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則sr3 22314sr 2243請(qǐng)同學(xué)思考請(qǐng)同學(xué)思考:1.從安全角度從安全角度,哪個(gè)準(zhǔn)則設(shè)計(jì)更保守哪個(gè)準(zhǔn)則設(shè)計(jì)更保守?2.哪個(gè)準(zhǔn)則設(shè)計(jì)的構(gòu)件更精巧些哪個(gè)準(zhǔn)則設(shè)計(jì)的構(gòu)件更精巧些? MMMFP長(zhǎng)細(xì)鐵絲長(zhǎng)細(xì)鐵絲三向等拉三向等拉三向等壓三向等壓低溫低溫 本章的重點(diǎn)內(nèi)容本章的重點(diǎn)內(nèi)容: