第十章強(qiáng)度理論講稿

第十章強(qiáng)度理論一、教學(xué)目標(biāo)掌握強(qiáng)度理論的概念。了解材料的兩種破壞形式（按破壞現(xiàn)象區(qū)分）。了解常用的四個(gè)強(qiáng)度理論的觀點(diǎn)、破壞條件、強(qiáng)度條件。掌握常用的四個(gè)強(qiáng)度理論的相當(dāng)應(yīng)力。了解莫爾強(qiáng)度理論的基本觀點(diǎn)。會(huì)用強(qiáng)度理論對(duì)一些簡(jiǎn)單的桿件結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算。二、教學(xué)內(nèi)容講解強(qiáng)度理論的概念及材料的兩種破壞形式。講解常用的四個(gè)強(qiáng)度理論的基本觀點(diǎn)，并推導(dǎo)其破壞條件從而建立強(qiáng)度計(jì)算方法。介紹幾種強(qiáng)度理論的應(yīng)用范圍和各自的優(yōu)缺點(diǎn)。簡(jiǎn)單介紹莫爾強(qiáng)度理論。三、重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：強(qiáng)度理論的概念、常用的四個(gè)強(qiáng)度理論的觀點(diǎn)、強(qiáng)度條件及其強(qiáng)度計(jì)算。難點(diǎn)：常用四個(gè)強(qiáng)度理論的理解；危險(xiǎn)點(diǎn)的確定及其強(qiáng)度計(jì)算。四、教學(xué)方式采用啟發(fā)式教學(xué)，通過(guò)提問(wèn)，引導(dǎo)學(xué)生思考，讓學(xué)生回答問(wèn)題。五、計(jì)劃學(xué)時(shí)替示2賀學(xué)時(shí)六、實(shí)施學(xué)時(shí)七、講課提綱閣(圓一好)長(zhǎng)為什么需要強(qiáng)看度理論及強(qiáng)度乓理論的概念？贊1旗、仆為什么需要強(qiáng)高度理論梢(攔回顧僑基本變形下強(qiáng)筒度條件的鏈建立延）賄2謊、驕復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)跨下的強(qiáng)度條件虜是什么？怎樣呀建立？殃3廚、褲強(qiáng)度理論的概接念具4筐、熟四個(gè)強(qiáng)度理論膠及其相當(dāng)應(yīng)力恢(示二持)菜四個(gè)強(qiáng)度理論醫(yī)第一強(qiáng)度理攜論茄——戴最大拉應(yīng)力理基論障第二強(qiáng)度理筒論易——脖最大拉應(yīng)變理雨論還第三強(qiáng)度理喂論縣——泡最大剪應(yīng)力理秧論個(gè)第四強(qiáng)度理隊(duì)論蹄——鑄(除三久)很相當(dāng)捷應(yīng)力μ鷹(迅四廉)軌復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)憐下強(qiáng)度條件的階表達(dá)式備部醋尚σ匆r膠≤催[教σ欄]葵(敞一底)渴為什么需要強(qiáng)洗度理論？強(qiáng)度孕理論的概念慨1臉、尊回顧構(gòu)件處于殼簡(jiǎn)單變形下的征強(qiáng)度條件的建蘆立處[城拉、夸壓交]灰逆（單向驕）隆捷補(bǔ)圖10-1強(qiáng)度條件：，由試驗(yàn)得坊[具扭販轉(zhuǎn)澆]甚（雙向）圖10-2強(qiáng)度條件：，由試驗(yàn)得沃[按彎同曲敬]腳（二向）因強(qiáng)度條件意（上下邊緣點(diǎn)調(diào)）蘋：貝中性層額處：元（緒、透由試驗(yàn)得展）戰(zhàn)為什么可以這刊樣來(lái)建立強(qiáng)度榨條件？因?yàn)椋簷?quán)⑴土構(gòu)件內(nèi)的應(yīng)力血狀態(tài)比較簡(jiǎn)單舌；衛(wèi)⑵醋用接近這類構(gòu)膽件受力情況的摟試驗(yàn)裝置測(cè)定折極限趕應(yīng)力值比較容本易實(shí)現(xiàn)。待2結(jié)、掛復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)比下的強(qiáng)度條件忌是什么？怎樣兄建立？卡復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)晃單元體圖10-3挎它的強(qiáng)度條件采是：宅σ扶x玉≤膚[閉σ沫]舟、偉σ的y蔽≤遙[特σ硬]頌?zāi)憜?？拆τ檔x刮≤刊[蛾τ第]猾、餅τ克y壺≤略[桌τ均]不是！實(shí)踐證明：恒⑴烘強(qiáng)度區(qū)與捷σ竄、幫τ牽均有關(guān)，相互耐影響例：誘易剪臥斷借窗漲妄姿貢不易剪斷盛就象推動(dòng)某物渡一樣：姿易祝動(dòng)嘉截掀籮網(wǎng)儉不易動(dòng)醬疊臥圖吵1釋0殲-4騎⑵臣強(qiáng)度敗與幣σ企x哪、漠σ昏y嗽、迷σ北z才(消σ統(tǒng)1岡、瞇σ賣2慰、雀σ菊3為)茂間的比例有關(guān)圖10-5但σ紅1爆=香σ耽2效=穩(wěn)0廚拌窄器妨愛(ài)σ膝1蘭=炸σ事2冠=綁σ擴(kuò)3布如單向壓縮，極犬易破壞琴耽釣道槍三向均有受壓桌，極難破壞魚那么，復(fù)雜應(yīng)閉力狀態(tài)下的強(qiáng)雷度條件怎樣建添立？撈模擬實(shí)際受力澡情況，通過(guò)實(shí)起驗(yàn)來(lái)建立？不行?。褚蚋癁樯喀谊儀劣強(qiáng)σ嘴y啊斃感有無(wú)窮的比例蘭關(guān)系，實(shí)驗(yàn)無(wú)票窮無(wú)盡，不可木能完成。σz怎么辦？循長(zhǎng)期以來(lái)，隨牲著生產(chǎn)和實(shí)踐年的發(fā)展，人們便在大量觀察和明研究了各種類鋤型的材料在不敢同受力條件下狂的破壞情況，敞根據(jù)對(duì)材料破封壞現(xiàn)象的分析簽，提出了各種堪各樣的假滅說(shuō)，認(rèn)為材料塔某一類型的破綢壞是由于某種慶因素所引起的猜，并通過(guò)簡(jiǎn)單硬的試驗(yàn)來(lái)推測(cè)虹材料在復(fù)雜應(yīng)侵力狀態(tài)下的強(qiáng)僚度，分析其極刮限條件，從而費(fèi)建立強(qiáng)度條件礎(chǔ)。離3捏、宴強(qiáng)度理論的概免念鬼何謂強(qiáng)度理論象？拔假說(shuō)材料某一剛類型的破壞是味由于某種因素憶所引起的，這延種假說(shuō)就稱為繳強(qiáng)度理論。盾(扔二砌)篩四個(gè)強(qiáng)度理論藍(lán)第一強(qiáng)度理泥論來(lái)—困—寶最大拉應(yīng)力理棒論踐假說(shuō)：決定材竄料產(chǎn)生斷裂破殊壞的主要因素縱是單元體的最伸大拉應(yīng)力至σ滑1鄉(xiāng)即：不論在什賄么樣朝的復(fù)雜應(yīng)力狀桑態(tài)下，只要構(gòu)于件內(nèi)一點(diǎn)處的吃三個(gè)主應(yīng)力中嫁的最大拉應(yīng)力遍σ浪1既到達(dá)材料的極孔限值封時(shí)，材料就會(huì)軟發(fā)生脆斷破壞債。申破壞條件恐：際掘σ智1辯=吉σ廊b泳+襯所練痛憐泥材料在拉伸試吼驗(yàn)中發(fā)生脆斷殿的極限應(yīng)力樹強(qiáng)度條件：埋學(xué)餓慮σ芹1智≤佛[體σ梨]=上──────項(xiàng)─────羅（劣A靜）評(píng)價(jià)：邪1銳、洗只考慮三個(gè)主妥應(yīng)務(wù)中的長(zhǎng)σ竿1網(wǎng)，而沒(méi)有考慮惠較小的苗σ邪2油、弦σ愉3鋪；提2趴、之無(wú)法解釋下列呈現(xiàn)象：挽⑴賄塑性材料敞：茄祥慧簡(jiǎn)單拉伸時(shí)，啦材料在屈服階咸段沿三著籠45槐°豐斜面發(fā)生滑移爐，而并不從最惡大拉應(yīng)力縣σ脊1堤所在的橫截面株上拉斷。鞭⑵鞏脆性材料另：盯元炊簡(jiǎn)單壓縮時(shí)圖10-6脹⑶馬三向均勻受壓私：絡(luò)σ腔1鑄=焰σ礙2扣=拒σ頑3揚(yáng)材料極不容易草破壞，甚至超衣過(guò)極限應(yīng)力幾率倍、十幾倍也刻不破壞（如海雷底巖石）蚊3樂(lè)、暫此理論只對(duì)少菊數(shù)脆性材料受惠簡(jiǎn)單拉伸的情值況才是正確的凍（鑄鐵拉伸）己因此更名：最好大拉應(yīng)力理論潑（最大正應(yīng)力窗理被論妄—貨—粉該理論在十七拳世紀(jì)由伽利略修提出，距今已前有三百多年歷茫史，最早提出租：第袍一活.滋第二強(qiáng)度理歸論桃—吵—紹最大拉應(yīng)變理辱論帥假即說(shuō)述:覽膛決定材料發(fā)生癥斷裂破壞的主受要因素是單元押體的最大拉應(yīng)反變額爛紀(jì)即拾:虎不不論在礙怎么祝復(fù)雜旺的滅應(yīng)力狀態(tài)下州，慶只要構(gòu)件內(nèi)一伏點(diǎn)處的最大拉茅應(yīng)變枕談ε暈1滾達(dá)到了材料的套極限值春ε糕°達(dá)，材料就會(huì)發(fā)阿生斷裂破壞。譯破壞條件：妻勁區(qū)=絕傅嚴(yán)轟缸分展──越脆斷破壞時(shí)極也限應(yīng)力測(cè)為統(tǒng)一起見(jiàn)，籍將此條件改邀用禁σ剃來(lái)表示，根據(jù)置虎克定律：紫佳侵──粗榴將此式烤代入上式得：搞強(qiáng)度條件：螺擋──────務(wù)──────們─友（園B蓬）評(píng)價(jià)：例1姻、半此理論與脆性服材料簡(jiǎn)單拉伸納試驗(yàn)結(jié)果相結(jié)佳合，也可解釋汽脆性材料的壓暖縮破壞。葬據(jù)此理論可解鼓釋：圖10-7景2街、友根據(jù)此愈理論，二向、培三向受拉應(yīng)力猾狀態(tài)比單向應(yīng)陣力狀態(tài)更安全躲，更容易承載焰，但這個(gè)結(jié)論摸被實(shí)驗(yàn)結(jié)果所妖否定。圖10-8畝更安全嗎？否憂!欲3如、蘭三向均勻受壓膠不易破壞這一禿現(xiàn)象，第二強(qiáng)尿度理論也無(wú)法皂解釋。套第三強(qiáng)度理孤論選—拖—樣最大剪應(yīng)力理厘論孫假說(shuō)：決定材德料塑性屈服破雙壞的主要因素飯是單元體的最辨大剪應(yīng)力糧τ栗max除優(yōu)。性破壞條件：壇泄（紀(jì)—公—顛拉伸時(shí)，稿，瘋）桐復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)巴下：殺帶入上式厭得億：寫川售強(qiáng)度條件：武──────機(jī)──────旬（荒C顯）評(píng)價(jià)：襪1峰、厘此理論能滿意畫地解釋下述現(xiàn)澆象：識(shí)⑴棋塑性材料單向扔拉伸時(shí)武，芬45施°竄斜面有頁(yè)τ遲max百，滑移線。褲⑵終脆向材料軸向網(wǎng)壓縮時(shí)大致與旬軸線吼成押45蹲°斗方向斜面悅破壞。芳⑶氣三向均勻受壓梢（昆σ濃1撥-床σ摧3猶=覺(jué)0拴，脈即俯τ辮=胃0燭、辣τ閃max首=隸0柄，應(yīng)力圓上是竊個(gè)點(diǎn)圓）文材料極不容易株破壞的現(xiàn)象。爬2說(shuō)、幻這個(gè)理論沒(méi)有稍考慮劉σ郊2筋的影響，顯然憤是個(gè)缺陷。秧3王、倦這個(gè)理論不能縫解釋：評(píng)⑴詢脆性材料簡(jiǎn)單奉拉伸，并不在甜τ屢max礎(chǔ)面上破壞。鈔⑵煎三向均勻受拉猴，也應(yīng)該不易意破壞刺（分∵胡同樣也是個(gè)點(diǎn)秤圓歲，預(yù)τ暑=原0袍）。鐵以上三個(gè)理論候是十七世紀(jì)提武出來(lái)的，因此門稱為古典三理腰論。缺第四強(qiáng)度理鮮論樣—圾—鍬均方根剪應(yīng)力過(guò)理論予假設(shè)：決定材母料塑性屈服破尸壞的主要因素素是單元體的均巧方根剪應(yīng)力排。這個(gè)均方根貌剪應(yīng)力居在數(shù)量上與單躲元體的三對(duì)主甜剪應(yīng)力。、、有關(guān)按可表達(dá)成下式歷：壓即：不論在什頁(yè)么樣的復(fù)雜應(yīng)夕力狀態(tài)下，只嬌要構(gòu)件內(nèi)一點(diǎn)海處的均方根剪銜應(yīng)力達(dá)到單向琴拉壓危險(xiǎn)狀態(tài)欲時(shí)的均方根剪逼應(yīng)力扇時(shí)，材料就要任發(fā)生塑性屈服奏破壞。則破壞條件：言而單向拉壓情眠況下：目于是，強(qiáng)度條肌件：便────羊（穴D報(bào)）評(píng)價(jià)：孤1敬、稍在二向應(yīng)力狀其態(tài)下，試驗(yàn)資飯料表明：按這購(gòu)個(gè)理論計(jì)算所前得的結(jié)果，基守本上與試驗(yàn)結(jié)你果相符，它比德第三強(qiáng)度理論燈更接近實(shí)際情宰況。騾2欄、該理論能滿錯(cuò)意解釋三向均頑勻受壓不易破禁壞的現(xiàn)象。謀3虛、為在機(jī)械制造工凍業(yè)中，第四強(qiáng)酬度理論和第三詠強(qiáng)度理論都得奸到廣泛的應(yīng)用廁。港第四強(qiáng)度理要論遍—法—抬形狀改變比能宋理論監(jiān)炒陽(yáng)吩惠又稱：蕉腹能量理論臭u凈均方根剪應(yīng)力階理論底假設(shè)：決定材切料達(dá)到危險(xiǎn)狀腸態(tài)的主要因素患是單元體的形極狀改變比能漁u抱d挖.摘濟(jì)乒即：不論在什凝么樣的復(fù)雜應(yīng)雹力狀態(tài)下，只經(jīng)要構(gòu)件內(nèi)一點(diǎn)黎處的形狀改變陰比能漠u胖d住達(dá)到了材料在協(xié)單向應(yīng)力狀態(tài)肢下進(jìn)入危險(xiǎn)狀壩態(tài)時(shí)的形狀改稀變比能診u富d仰，它就處于極越限狀態(tài)。霉破壞條件：襯u躺d虧=婆，材料在單向宣應(yīng)力狀態(tài)下進(jìn)你入危險(xiǎn)狀態(tài)時(shí)膠的形狀改變比植能背,綱詞強(qiáng)度條件：滅──────億（識(shí)D鄉(xiāng)’反）評(píng)價(jià)：精1式、刻這個(gè)理論的本痕質(zhì)仍然是剪應(yīng)旦力是使材料達(dá)垃到危險(xiǎn)狀態(tài)的鐮決定因素。趁2標(biāo)、廣這個(gè)理論能滿封意地解釋三向露均勻受壓極不襲容易破壞的現(xiàn)韻象。趁3吧、固這個(gè)理各論卡不能解釋：初⑴斥脆性材料在簡(jiǎn)射單拉伸時(shí)發(fā)生很脆斷的情況；面⑵量三向均勻受拉釋，按此理論材駝料不會(huì)發(fā)生破跑壞，這與事實(shí)緞不符。采4齊、柄試驗(yàn)資料表明渣：由這一理論螺計(jì)算所得的結(jié)埋果基本上與試忠驗(yàn)結(jié)果相符，橡它比第三強(qiáng)度灘理論更接近實(shí)蜂際情況。虧(公三兼)坡相當(dāng)狠應(yīng)力診綜合公式毅（歉A杜）、友（濫B難）、捎（吳C父）、容（鑒D狗），按四個(gè)強(qiáng)竊度理論所建立保的強(qiáng)度條件，淺可寫成統(tǒng)一的美形式：辜愁浴σ鑰r犯≤番[艱σ至]塑式中的殖σ蛇r勤是根據(jù)不同的攻強(qiáng)度理論所得轎到的復(fù)雜應(yīng)力炊狀態(tài)下幾庫(kù)個(gè)主應(yīng)力的綜歉合值。這種主變應(yīng)力的綜合值抱和以它作為軸證向拉伸時(shí)的拉介應(yīng)力贊在安全程度上莊的是相當(dāng)?shù)?，亂通常稱雹σ次r償為相當(dāng)里應(yīng)力。里四個(gè)強(qiáng)度理論把的相當(dāng)賠應(yīng)力生表達(dá)式分別為μ花(折四江)走強(qiáng)度理論的選宜用一般說(shuō)來(lái)：慣第一、見(jiàn)二強(qiáng)度理論用福于脆性材料；吃第三、四強(qiáng)度琴理論用于塑性透材料。泛例魚題奧1嬸0鞭-1什茫有一鑄鐵制成熔的構(gòu)件，其?？齐U(xiǎn)點(diǎn)處的應(yīng)力政狀態(tài)如圖所示菠。材辮料的容許拉應(yīng)碑力朝[旱σ賊+溉]=35MP望a刃,巨壓應(yīng)憲力縫[章σ攜-雪]=120京辮MPa沖,哈試校核此構(gòu)件網(wǎng)的強(qiáng)度。圖10-10利解：獎(jiǎng)1者、部計(jì)算主應(yīng)力，，停2域、廊強(qiáng)度理論選用赴。孫∵肺鑄鐵是脆性材堂料攏功極∴孫采用第一強(qiáng)度店理論校核3、結(jié)論：朗根據(jù)第一強(qiáng)度臭理論的計(jì)算結(jié)金果可知。該構(gòu)甚件強(qiáng)度足夠。睬例題店1哈0俊-2患滔俯在鋼材歐Q貝235譜制成的構(gòu)件中炊的危險(xiǎn)點(diǎn)處取增應(yīng)力狀態(tài)如圖悉所示。已知鋼誤的害[距σ本]=170M爹Pa舅,每試校核強(qiáng)度。圖10-9紫解：嘗1孔、繪計(jì)算主應(yīng)力侄根據(jù)應(yīng)力狀態(tài)欄，分別求出扒MPa楊MPa冰MPa征2突、屢強(qiáng)度理論選用掙Q梅235彈—車塑性材料，采臉用第三或第四陣強(qiáng)度理論校核湯3椒、退分析與討論蹦根據(jù)第三強(qiáng)度攪?yán)碚?。該?gòu)件蹤安全預(yù)∵帽副∴銜滿足第三強(qiáng)度收則第四理論必亂然滿足。半例悟題驢1響0莖-3敵滋單元體如圖所寶示，材料的泊陰松半比驚μ蹈=0.糊3械。之劣唇俱圖寒1耕0獻(xiàn)-11沙⑴罷求主應(yīng)力，并掏在單元體租圖中表示出主竭應(yīng)力及其作用尺平面；棗⑵湖若用第二強(qiáng)度艦理論進(jìn)行強(qiáng)度挖計(jì)算，試