清華大學(xué)土木工程系材料力學(xué)

基礎(chǔ)篇(7)材料力學(xué)

2023年3月17日返回主目錄

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

失效的概念與分類

建立一般應(yīng)力狀態(tài)下強(qiáng)度失效判據(jù)與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的思路

單向應(yīng)力狀態(tài)下材料的力學(xué)行為

幾種常用的強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

結(jié)論與討論

失效的概念與分類第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則失效—由于材料的力學(xué)行為而使構(gòu)件喪失正常功能的現(xiàn)象.失效的概念與分類第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則失效—由于材料的力學(xué)行為而使構(gòu)件喪失正常功能的現(xiàn)象.失效的概念與分類第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則失效分類

強(qiáng)度失效(FailurebyLostStrength)—由于斷裂(Rupture)或屈服(Yield)引起的失效失效的概念與分類第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

強(qiáng)度失效失效的概念與分類第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則失效分類

剛度失效(FailurebyLostRigidity)—由于過量的彈性變形引起的失效.失效的概念與分類第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

剛度失效失效的概念與分類第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則失效分類

屈曲失效(FailurebyBuckling,FailurebyLostStability)—由于平衡構(gòu)形

的突然轉(zhuǎn)變而引起的失效.失效的概念與分類第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則失效的概念與分類第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

屈曲失效

疲勞失效

(FailurebyFatigue)—由于交變應(yīng)力的作用,初始裂紋不斷擴(kuò)展而引起的脆性斷裂.

蠕變失效

(FailurebyCreep)—

在一定的溫度和應(yīng)力下,應(yīng)變隨著時(shí)間的增加而增加,最終導(dǎo)致構(gòu)件失效.失效的概念與分類第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

松弛失效(FailurebyRelaxation)—在一定的溫度下,應(yīng)變保持不變,應(yīng)力隨著時(shí)間增加而降低,從而導(dǎo)致構(gòu)件失效.失效的概念與分類第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則失效分類強(qiáng)度失效剛度失效屈曲失效疲勞失效蠕變失效松弛失效失效的概念與分類第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

建立一般應(yīng)力狀態(tài)下強(qiáng)度失效判據(jù)與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的思路第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

難點(diǎn)

應(yīng)力狀態(tài)的多樣性

試驗(yàn)的復(fù)雜性

不可能性與可能性

建立強(qiáng)度失效判據(jù)與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的思路第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

逐一由試驗(yàn)建立失效判據(jù)的不可能性對于相同的失效形式建立失效原因假說的可能性利用拉伸試驗(yàn)的結(jié)果建立復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下的失效判據(jù)

不可能性與可能性建立強(qiáng)度失效判據(jù)與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的思路第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則兩種強(qiáng)度失效形式(1)屈服(2)斷裂無裂紋體含裂紋體建立強(qiáng)度失效判據(jù)與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的思路第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

單向應(yīng)力狀態(tài)下材料的力學(xué)行為第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

彈性行為

屈服行為

斷裂行為

硬化與軟化行為

卸載與重新加載行為

拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線

單向壓縮應(yīng)力狀態(tài)下材料的力學(xué)行為

單向應(yīng)力狀態(tài)下材料的失效判據(jù)單向應(yīng)力狀態(tài)下材料的力學(xué)行為第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

三種拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線脆性材料單向應(yīng)力狀態(tài)下材料的力學(xué)行為第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線韌性金屬材料單向應(yīng)力狀態(tài)下材料的力學(xué)行為第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則e

彈性極限p

比例極限s

屈服極限b

強(qiáng)度極限

拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線聚合物單向應(yīng)力狀態(tài)下材料的力學(xué)行為第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則0.2條件屈服應(yīng)力—塑性應(yīng)變等于0.2％時(shí)的應(yīng)力值屈服行為單向應(yīng)力狀態(tài)下材料的力學(xué)行為第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

斷裂行為單向應(yīng)力狀態(tài)下材料的力學(xué)行為第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則強(qiáng)度指標(biāo)(失效應(yīng)力)韌性材料σ0＝σS脆性材料σ0＝σb韌性指標(biāo)脆性材料韌性金屬材料－延伸率單向應(yīng)力狀態(tài)下材料的力學(xué)行為第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

卸載與重新加載卸載單向應(yīng)力狀態(tài)下材料的力學(xué)行為第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則再加載卸載與再加載單向應(yīng)力狀態(tài)下材料的力學(xué)行為第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則單向壓縮應(yīng)力狀態(tài)下材料的力學(xué)行為

單向應(yīng)力狀態(tài)下材料的力學(xué)行為第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則單向壓縮應(yīng)力狀態(tài)下材料的力學(xué)行為

單向應(yīng)力狀態(tài)下材料的力學(xué)行為第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

單向應(yīng)力狀態(tài)下材料的失效判據(jù)韌性材料脆性材料max=0=bmax=0=s單向應(yīng)力狀態(tài)下材料的力學(xué)行為第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

幾種常用的強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則(四種)第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

屈服準(zhǔn)則

最大切應(yīng)力準(zhǔn)則

形狀改變能密度準(zhǔn)則

斷裂準(zhǔn)則

無裂紋體的斷裂準(zhǔn)則—最大拉應(yīng)力準(zhǔn)則

帶裂紋體的斷裂準(zhǔn)則—

線性斷裂力學(xué)準(zhǔn)則

莫爾準(zhǔn)則

應(yīng)用舉例幾種常用的強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

屈服準(zhǔn)則(CriteriaofYield)

最大切應(yīng)力準(zhǔn)則

(Tresca’sCriterion)

無論材料處于什么應(yīng)力狀態(tài),只要發(fā)生屈服,都是由于微元內(nèi)的最大切應(yīng)力達(dá)到了某一共同的極限值。幾種常用的強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則最大切應(yīng)力準(zhǔn)則

(Tresca’sCriterion)

無論材料處于什么應(yīng)力狀態(tài),只要發(fā)生屈服,都是由于微元內(nèi)的最大切應(yīng)力達(dá)到了某一共同的極限值。123=s幾種常用的強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則123=s最大切應(yīng)力準(zhǔn)則失效判據(jù)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則幾種常用的強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則形狀改變能密度準(zhǔn)則(Mises’sCriterion)

無論材料處于什么應(yīng)力狀態(tài),只要發(fā)生屈服,都是由于微元的形狀改變能密度達(dá)到了一個(gè)共同的極限值。

屈服準(zhǔn)則(CriteriaofYield)

幾種常用的強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則形狀改變能密度準(zhǔn)則123=s幾種常用的強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則形狀改變比能準(zhǔn)則失效判據(jù)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則幾種常用的強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

斷裂準(zhǔn)則(CriteriaofFracture)無裂紋體的斷裂準(zhǔn)則—最大拉應(yīng)力準(zhǔn)則(MaximumTensile-StressCriterion)無論材料處于什么應(yīng)力狀態(tài),只要發(fā)生脆性斷裂,都是由于微元內(nèi)的最大拉應(yīng)力達(dá)到了一個(gè)共同的極限值。幾種常用的強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則123=b無裂紋體的斷裂準(zhǔn)則—最大拉應(yīng)力準(zhǔn)則幾種常用的強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

無裂紋體的斷裂準(zhǔn)則—最大拉應(yīng)力準(zhǔn)則失效判據(jù)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則幾種常用的強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則帶裂紋體的斷裂準(zhǔn)則—線性斷裂力學(xué)準(zhǔn)則

裂紋尖端的應(yīng)力集中

韌性材料脆性斷裂幾種常用的強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則第7章強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

應(yīng)力集中應(yīng)力集中因數(shù)

K=max/avg幾種常用的強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則應(yīng)力集中因數(shù)

K幾種常用的強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

裂紋尖端的應(yīng)力集中2arxyσσσ—名義應(yīng)力Singularity幾種常用的強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

線性斷裂力學(xué)判據(jù)

KI=KIC

KI—應(yīng)力強(qiáng)度因子

KIC—斷裂韌性(由實(shí)驗(yàn)確定)

經(jīng)典準(zhǔn)則不再適用

應(yīng)力集中區(qū)域內(nèi)材料處于三向拉伸應(yīng)力狀態(tài)材料由韌性向脆性轉(zhuǎn)變幾種常用的強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

莫爾準(zhǔn)則(MohrCriterion)請同學(xué)們自學(xué)<<材料力學(xué)>>(范欽珊主編，北京，高等教育出版社，2000)§7-6節(jié)幾種常用的強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則關(guān)于計(jì)算應(yīng)力與應(yīng)力強(qiáng)度將設(shè)計(jì)準(zhǔn)則中直接與許用應(yīng)力[σ]比較的量,稱之為計(jì)算應(yīng)力σri或應(yīng)力強(qiáng)度Si(最大拉應(yīng)力準(zhǔn)則)(最大切應(yīng)力準(zhǔn)則)(形狀改變比能準(zhǔn)則)幾種常用的強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

應(yīng)用舉例例題1已知：鑄鐵構(gòu)件上危險(xiǎn)點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)。鑄鐵拉伸許用應(yīng)力[]=30MPa。試校核:

該點(diǎn)的強(qiáng)度。幾種常用的強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則解：首先根據(jù)材料和應(yīng)力狀態(tài)確定失效形式，選擇設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。脆性斷裂，最大拉應(yīng)力準(zhǔn)則max=1[]其次確定主應(yīng)力例題1幾種常用的強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則其次確定主應(yīng)力例題1幾種常用的強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則其次確定主應(yīng)力1＝29.28MPa,2＝3.72MPa,3＝0

max=1<[]=

30MPa結(jié)論：強(qiáng)度是安全的。例題1幾種常用的強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則已知：和試寫出:最大切應(yīng)力準(zhǔn)則和形狀改變能密度準(zhǔn)則的表達(dá)式。例題2幾種常用的強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則解：首先確定主應(yīng)力例題2幾種常用的強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則例題2對于最大切應(yīng)力準(zhǔn)則對于形狀改變比能準(zhǔn)則幾種常用的強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

結(jié)論與討論第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

關(guān)于失效的幾點(diǎn)結(jié)論關(guān)于設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的應(yīng)用失效分析的重要性第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

關(guān)于失效的幾點(diǎn)結(jié)論首先,要區(qū)分一點(diǎn)失效與構(gòu)件失效一點(diǎn)失效即構(gòu)件失效結(jié)論與討論第7章

強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則

關(guān)于失效的幾點(diǎn)結(jié)論首先,要區(qū)分一點(diǎn)失效與構(gòu)件失效結(jié)論與討論第7