強(qiáng)度失效材料力學(xué)

強(qiáng)度失效材料力學(xué)第1頁，共60頁，2023年，2月20日，星期一單向應(yīng)力狀態(tài)下材料的力學(xué)行為彈性行為屈服行為斷裂行為硬化與軟化行為拉延行為卸載與重新加載行為

三種拉伸應(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)第7章強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則第2頁，共60頁，2023年，2月20日，星期一單向應(yīng)力狀態(tài)下材料的力學(xué)行為

三種拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線脆性材料第12章

失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則第3頁，共60頁，2023年，2月20日，星期一單向應(yīng)力狀態(tài)下材料的力學(xué)行為韌性金屬材料第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)變曲線第4頁，共60頁，2023年，2月20日，星期一單向應(yīng)力狀態(tài)下材料的力學(xué)行為聚合物第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)變曲線第5頁，共60頁，2023年，2月20日，星期一單向應(yīng)力狀態(tài)下材料的力學(xué)行為屈服行為0.2條件屈服應(yīng)力—塑性應(yīng)變等于0。2％時(shí)的應(yīng)力值第7章強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則第6頁，共60頁，2023年，2月20日，星期一單向應(yīng)力狀態(tài)下材料的力學(xué)行為屈服行為0.2條件屈服應(yīng)力—塑性應(yīng)變等于0。2％時(shí)的應(yīng)力值第7章強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則第7頁，共60頁，2023年，2月20日，星期一硬化與軟化行為單向應(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)則第8頁，共60頁，2023年，2月20日，星期一硬化與軟化行為單向應(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)則第9頁，共60頁，2023年，2月20日，星期一斷裂行為單向應(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)則第10頁，共60頁，2023年，2月20日，星期一強(qiáng)度指標(biāo)(失效應(yīng)力)

韌性材料σo＝σS脆性材料σo＝σb韌性指標(biāo)單向應(yīng)力狀態(tài)下材料的力學(xué)行為脆性材料韌性金屬材料第7章強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則－延伸率第11頁，共60頁，2023年，2月20日，星期一單向應(yīng)力狀態(tài)下材料的力學(xué)行為卸載與重新加載行為卸載第7章強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則第12頁，共60頁，2023年，2月20日，星期一單向應(yīng)力狀態(tài)下材料的力學(xué)行為卸載與再加載行為再加載第7章強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則第13頁，共60頁，2023年，2月20日，星期一單向應(yīng)力狀態(tài)下材料的力學(xué)行為單向壓縮應(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)則第14頁，共60頁，2023年，2月20日，星期一單向應(yīng)力狀態(tài)下材料的力學(xué)行為單向壓縮應(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)則第15頁，共60頁，2023年，2月20日，星期一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7-2

失效的概念與分類材料的力學(xué)行為使構(gòu)件喪式正常功能的現(xiàn)象——構(gòu)件失效失效分類強(qiáng)度失效剛度失效屈曲失效疲勞失效蠕變失效松弛失效第16頁，共60頁，2023年，2月20日，星期一

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)行為韌性材料脆性材料第7章強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則max==bmax==s第17頁，共60頁，2023年，2月20日，星期一第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7-3強(qiáng)度失效判據(jù)與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則第18頁，共60頁，2023年，2月20日，星期一第7章強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則7-3強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則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)不可能性與可能性第19頁，共60頁，2023年，2月20日，星期一第7章強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則常溫靜載下的失效(1)屈服(2)斷裂無裂紋體含裂紋體

強(qiáng)度失效(FailurebyLostStrength)—由于斷裂(Rupture)或屈服(Yield)引起的失效第20頁，共60頁，2023年，2月20日，星期一第7章強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則7-4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。第21頁，共60頁，2023年，2月20日，星期一第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第22頁，共60頁，2023年，2月20日，星期一第7章強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則123=s失效判據(jù)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則最大切應(yīng)力準(zhǔn)則第23頁，共60頁，2023年，2月20日，星期一第7章強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則失效判據(jù)第24頁，共60頁，2023年，2月20日，星期一第7章強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則屈服準(zhǔn)則(CriteriaofYield)形狀改變比能準(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比能達(dá)到一個(gè)共同的極限值。第25頁，共60頁，2023年，2月20日，星期一第7章強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則屈服準(zhǔn)則(CriteriaofYield)形狀改變比能準(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比能達(dá)到一個(gè)共同的極限值。第26頁，共60頁，2023年，2月20日，星期一第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123=s第27頁，共60頁，2023年，2月20日，星期一第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)則第28頁，共60頁，2023年，2月20日，星期一第7章強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則平面應(yīng)力狀態(tài)下畸變能準(zhǔn)則的幾何表示第29頁，共60頁，2023年，2月20日，星期一第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),只要產(chǎn)生脆性斷裂,都是由于微元最大拉力達(dá)到了一個(gè)共同的極限值。

第30頁，共60頁，2023年，2月20日，星期一第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)則第31頁，共60頁，2023年，2月20日，星期一第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)則第32頁，共60頁，2023年，2月20日，星期一第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第33頁，共60頁，2023年，2月20日，星期一第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第34頁，共60頁，2023年，2月20日，星期一第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第35頁，共60頁，2023年，2月20日，星期一第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第36頁，共60頁，2023年，2月20日，星期一第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=KICKI—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)變第37頁，共60頁，2023年，2月20日，星期一第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)教程§7-6第38頁，共60頁，2023年，2月20日，星期一第7章強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則將設(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)關(guān)于計(jì)算應(yīng)力與應(yīng)力強(qiáng)度第39頁，共60頁，2023年，2月20日，星期一第7章強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則應(yīng)用舉例例題一已知：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。第40頁，共60頁，2023年，2月20日，星期一第7章強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則應(yīng)用舉例例題一

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)力第41頁，共60頁，2023年，2月20日，星期一第7章強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則例題一第42頁，共60頁，2023年，2月20日，星期一第7章強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則例題一1＝29.28MPa,2＝3.72MPa,3＝0max=1<[]=

30MPa結(jié)論：強(qiáng)度是安全的。第43頁，共60頁，2023年，2月20日，星期一第7章強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則應(yīng)用舉例例題二已知：和

試寫出最大切應(yīng)力準(zhǔn)則和形狀改變比能準(zhǔn)則的表達(dá)式。第44頁，共60頁，2023年，2月20日，星期一第7章強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則例題二解：首先確定主應(yīng)力3＝221

2＋42－2＋21

2＋421＝2＝0第45頁，共60頁，2023年，2月20日，星期一第7章強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則例題二對于最大切應(yīng)力準(zhǔn)則r3=1-3=對于形狀改變比能準(zhǔn)則r4=

2＋42=

2＋32第46頁，共60頁，2023年，2月20日，星期一例題7-5已知：σs=250Mpa求：安全系數(shù)解：1。求主應(yīng)力2。最大切應(yīng)力準(zhǔn)則的安全系數(shù)3?；兡軠?zhǔn)則的安全系數(shù)第47頁，共60頁，2023年，2月20日，星期一第48頁，共60頁，2023年，2月20日，星期一第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

安全因數(shù)的選擇7-8結(jié)論和討論第49頁，共60頁，2023年，2月20日，星期一第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)件失效第50頁，共60頁，2023年，2月20日，星期一第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)分材料失效與構(gòu)件失效第51頁，共60頁，2023年，2月20日，星期一第7章強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則一點(diǎn)失效并不意味構(gòu)件失效第52頁，共60頁，2023年，2月20日，星期一第7章強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則第二要區(qū)分構(gòu)件失效和結(jié)構(gòu)失效第53頁，共60頁，2023年，2月20日，星期一第7章強(qiáng)度失效分析與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則韌性材料脆性材料脆性斷裂塑性變形第三要