材料力學(xué)課件第八章應(yīng)力狀態(tài)與強(qiáng)度理論

材料力學(xué)課件第八章應(yīng)力狀態(tài)與強(qiáng)度理論BIGDATAEMPOWERSTOCREATEANEWERA目錄CONTENTS應(yīng)力狀態(tài)分析強(qiáng)度理論組合變形實(shí)驗(yàn)應(yīng)力分析材料失效與斷裂力學(xué)基礎(chǔ)BIGDATAEMPOWERSTOCREATEANEWERA01應(yīng)力狀態(tài)分析

應(yīng)力狀態(tài)概念應(yīng)力狀態(tài)物體在受力狀態(tài)下，各點(diǎn)處的應(yīng)力大小、方向及應(yīng)力的作用面。應(yīng)力狀態(tài)分類根據(jù)應(yīng)力分量數(shù)目和應(yīng)力作用面數(shù)目，可將應(yīng)力狀態(tài)分為單向應(yīng)力狀態(tài)、二向應(yīng)力狀態(tài)和三向應(yīng)力狀態(tài)。應(yīng)力狀態(tài)與變形關(guān)系應(yīng)力狀態(tài)決定了物體的變形情況，而變形情況又反映了應(yīng)力狀態(tài)。03空間直角坐標(biāo)系下的應(yīng)力分量通過(guò)三個(gè)相互垂直的坐標(biāo)面上的正應(yīng)力和剪切應(yīng)力分量來(lái)表示空間某點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)。01應(yīng)力圓表示某一點(diǎn)處的應(yīng)力狀態(tài)的幾何圖形，通過(guò)將該點(diǎn)的應(yīng)力分量標(biāo)在極坐標(biāo)上形成。02應(yīng)力矩陣表示某一點(diǎn)處所有應(yīng)力分量的矩陣形式，包括剪切應(yīng)力和正應(yīng)力。應(yīng)力狀態(tài)的表示方法物體在受力狀態(tài)下，只在兩個(gè)相互垂直的平面上存在應(yīng)力分量，其他方向的應(yīng)力分量均為零的狀態(tài)。平面應(yīng)力狀態(tài)平面應(yīng)力狀態(tài)中最大的和次大的正應(yīng)力，以及這兩個(gè)正應(yīng)力對(duì)應(yīng)的方向。主應(yīng)力與主方向主應(yīng)力的作用面稱為主平面，而主平面上的兩個(gè)相互垂直的軸線稱為主軸。主平面與主軸平面應(yīng)力狀態(tài)分析BIGDATAEMPOWERSTOCREATEANEWERA02強(qiáng)度理論強(qiáng)度理論是用于描述材料在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下失效行為的準(zhǔn)則。它基于對(duì)材料內(nèi)部應(yīng)力分布的分析，以確定材料在不同受力條件下所能承受的最大載荷。強(qiáng)度理論對(duì)于工程設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)安全評(píng)估具有重要意義。強(qiáng)度理論概念第二強(qiáng)度理論（最大伸長(zhǎng)線應(yīng)變理論）：材料在最大伸長(zhǎng)線應(yīng)變達(dá)到某一臨界值時(shí)發(fā)生斷裂。第三強(qiáng)度理論（最大剪切應(yīng)力理論）：材料在最大剪切應(yīng)力達(dá)到某一臨界值時(shí)發(fā)生屈服。第一強(qiáng)度理論（最大拉應(yīng)力理論）：材料在最大拉應(yīng)力作用下發(fā)生斷裂。經(jīng)典強(qiáng)度理論基于形狀改變比能而非最大剪切應(yīng)力來(lái)判斷材料是否發(fā)生屈服。第四強(qiáng)度理論損傷容限強(qiáng)度理論高溫強(qiáng)度理論考慮材料內(nèi)部損傷累積對(duì)強(qiáng)度的影響，適用于預(yù)測(cè)疲勞壽命和延壽分析?？紤]溫度對(duì)材料強(qiáng)度的影響，適用于高溫環(huán)境下材料的性能評(píng)估。030201新的強(qiáng)度理論BIGDATAEMPOWERSTOCREATEANEWERA03組合變形總結(jié)詞描述了當(dāng)材料同時(shí)受到彎曲和拉伸作用時(shí)的應(yīng)力狀態(tài)和強(qiáng)度問(wèn)題。詳細(xì)描述在彎曲與拉伸組合變形中，材料同時(shí)受到彎曲力和拉伸力的作用。這種組合變形會(huì)導(dǎo)致材料內(nèi)部產(chǎn)生剪切應(yīng)力和正應(yīng)力。為了分析這種組合變形的強(qiáng)度問(wèn)題，需要綜合考慮彎曲和拉伸的應(yīng)力狀態(tài)，并考慮材料的抗剪切和抗拉伸能力。彎曲與拉伸組合變形探討了當(dāng)材料同時(shí)受到彎曲和壓縮作用時(shí)的應(yīng)力狀態(tài)和強(qiáng)度問(wèn)題。總結(jié)詞在彎曲與壓縮組合變形中，材料不僅受到彎曲力的作用，還受到垂直于彎曲面的壓縮力作用。這種組合變形會(huì)導(dǎo)致材料內(nèi)部產(chǎn)生剪切應(yīng)力和壓應(yīng)力。為了分析這種組合變形的強(qiáng)度問(wèn)題，需要考慮彎曲和壓縮的應(yīng)力狀態(tài)，并考慮材料的抗剪切和抗壓能力。詳細(xì)描述彎曲與壓縮組合變形總結(jié)詞討論了當(dāng)材料同時(shí)受到剪切和彎曲作用時(shí)的應(yīng)力狀態(tài)和強(qiáng)度問(wèn)題。詳細(xì)描述在剪切與彎曲組合變形中，材料同時(shí)受到剪切力和彎曲力的作用。這種組合變形會(huì)導(dǎo)致材料內(nèi)部產(chǎn)生剪切應(yīng)力和正應(yīng)力。為了分析這種組合變形的強(qiáng)度問(wèn)題，需要考慮剪切和彎曲的應(yīng)力狀態(tài)，并考慮材料的抗剪切和抗彎曲能力。剪切與彎曲組合變形BIGDATAEMPOWERSTOCREATEANEWERA04實(shí)驗(yàn)應(yīng)力分析

實(shí)驗(yàn)應(yīng)力分析概述實(shí)驗(yàn)應(yīng)力分析是研究材料在受力狀態(tài)下應(yīng)力分布、大小和方向的一種方法。通過(guò)實(shí)驗(yàn)應(yīng)力分析，可以了解材料的應(yīng)力應(yīng)變行為、強(qiáng)度特性以及失效模式。實(shí)驗(yàn)應(yīng)力分析在工程設(shè)計(jì)和安全性評(píng)估中具有重要意義。電阻應(yīng)變測(cè)量技術(shù)利用金屬導(dǎo)體的電阻隨機(jī)械變形而變化的特性來(lái)測(cè)量應(yīng)變。通過(guò)測(cè)量電阻的變化，可以推算出材料的應(yīng)變，進(jìn)一步計(jì)算出應(yīng)力。電阻應(yīng)變測(cè)量技術(shù)具有測(cè)量精度高、穩(wěn)定性好、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)應(yīng)力分析中。電阻應(yīng)變測(cè)量技術(shù)光彈性法利用光的干涉和衍射原理來(lái)觀察和測(cè)量材料內(nèi)部的應(yīng)力分布。通過(guò)在材料上施加偏振光，可以觀察到光彈性效應(yīng)，即應(yīng)力引起的光學(xué)變化。光彈性法可以直觀地顯示出材料內(nèi)部的應(yīng)力分布和變化，對(duì)于研究復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)和多向應(yīng)力問(wèn)題具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。光彈性法BIGDATAEMPOWERSTOCREATEANEWERA05材料失效與斷裂力學(xué)基礎(chǔ)材料在無(wú)明顯塑性變形情況下突然發(fā)生的斷裂，斷口呈脆性斷裂特征，常發(fā)生在低溫或加載速率較高的情況下。脆性斷裂材料在發(fā)生較大塑性變形后發(fā)生的斷裂，斷口呈韌性斷裂特征，常發(fā)生在溫度較高或加載速率較低的情況下。韌性斷裂脆性斷裂與韌性斷裂裂紋在應(yīng)力作用下，從表面或內(nèi)部缺陷開(kāi)始，逐漸向內(nèi)部擴(kuò)展，最終導(dǎo)致材料的斷裂。描述裂紋擴(kuò)展的模型主要有Irwin模型、Paris模型等，這些模型通過(guò)建立應(yīng)力強(qiáng)度因子與裂紋擴(kuò)展速率之間的關(guān)系來(lái)描述裂紋擴(kuò)展行為。裂紋擴(kuò)展的機(jī)理與模型裂紋擴(kuò)展的模型裂紋擴(kuò)展的機(jī)理?yè)p傷容限設(shè)計(jì)利用斷裂力學(xué)知識(shí)，進(jìn)行損傷容限設(shè)計(jì)，即允許結(jié)構(gòu)中存在一定程度的損傷，但