第7章 强度失效分析与设计准则
几种常用的强度 设计准则
莫尔准则( 莫尔准则(Mohr Criterion)
请同学们自学<<材料力学>>(范钦珊 请同学们自学<<材料力学>>(范钦珊 北京，高等教育出版社，2000)§ 北京，高等教育出版社，2000)§7-6节 主编 ，
第7章 强度失效分析与设计准则
失效的概念与分类
第7章 强度失效分析与设计准则
失效的概念与分类
失效—由于材料的力学行为而使 由于材料的力学行为而使
构件丧失正常功能的现象. 构件丧失正常功能的现象
第7章 强度失效分析与设计准则
失效的概念与分类
失效—由于材料的力学行为而使 由于材料的力学行为而使
构件丧失正常功能的现象. 构件丧失正常功能的现象
+ 0 σmax = σmax (σ1 > 0 )
第7章 强度失效分析与设计准则
几种常用的强度 设计准则
无裂纹体的断裂准则— 无裂纹体的断裂准则—最大拉应力准则 σ2 σ3 σ= σb σ1
σ
+ max
= σ1(σ1 > 0)
0 σmax = σb
第7章 强度失效分析与设计准则
几种常用的强度 设计准则
几种常用的强度 设计准则
屈服准则 (Criteria of Yield)
最大切应力准则 (Tresca’s Criterion)
无论材料处于什么应力状态, 无论材料处于什么应力状态,只要发生 屈服, 屈服,都是由于微元内的最大切应力达到 了某一共同的极限值。 了某一共同的极限值。
τmax = τ
0 m ax
单向压缩应力状态下 材料的力学行为
第7章 强度失效分析与设计准则
单向应力状态下 材料的力学行为
单向压缩应力状态下 材料的力学行为
第7章 强度失效分析与设计准则
单向应力状态下 材料的力学行为
单向应力状态下材料的失效判据 韧性材料 脆性材料
σmax= σ 0= σs σmax= σ 0= σb
第7章 强度失效分析与设计准则
无裂纹体的断裂准则— 无裂纹体的断裂准则—最大拉应力准则 失效判据 设计准则
σ1 = σ b
σ1 ≤ σb
nb = [σ ]
第7章 强度失效分析与设计准则 章
几种常用的强度 设计准则
带裂纹体的断裂准则— 带裂纹体的断裂准则—线性断裂力学准则 韧性材料脆性断裂 裂纹尖端的应力集中
第7章 强度失效分析与设计准则
失效的概念与分类
强度失效
第7章 强度失效分析与设计准则
失效的概念与分类
失效分类
刚度失效( 刚度失效(Failure by Lost Rigidity)— Rigidity)— 由于过量的弹性变形引起的失效. 过量的弹性变形引起的失效 由于过量的弹性变形引起的失效.
第7章 强度失效分析与设计准则
失效的概念与分类
失效的概念与分类
屈曲失效
第7章 强度Leabharlann 效分析与设计准则失效的概念与分类
疲劳失效 (Failure by Fatigue)— Fatigue) 由于交变应力的作用 交变应力的作用, 由于交变应力的作用, 初始裂纹不断扩展而 初始裂纹不断扩展而 引起的脆性断裂. 引起的脆性断裂. Creep) 蠕变失效 (Failure by Creep)— 在一定的温度和应力下, 在一定的温度和应力下, 应变随着时间的增加而 增加,最终导致构件失效. 增加,最终导致构件失效.
失效的概念与分类
失效分类
强度失效 刚度失效 屈曲失效 疲劳失效 蠕变失效 松弛失效
第7章 强度失效分析与设计准则
建立一般应力状态下 强度失效判据与 设计准则的思路
第7章 强度失效分析与设计准则
建立强度失效判据与 设计准则的思路
难 点
应力状态的多样性 试验的复杂性 不可能性与可能性
第7章 强度失效分析与设计准则
第7章 强度失效分析与设计准则
几种常用的强度 设计准则
例题1
解：首先根据材料 和应力状态确定失效 形式，选择设计准则。 形式，选择设计准则。
脆性断裂， 脆性断裂，最大拉应力 准则
σmax= σ1≤ [σ] +
其次确定主应力
第7章 强度失效分析与设计准则
几种常用的强度 设计准则
例题1
其次确定主应力
刚度失效
第7章 强度失效分析与设计准则
失效的概念与分类
失效分类
屈曲失效( 屈曲失效(Failure by Buckling,Failure by Lost Stability)—由于平衡构形 Stability)—由于平衡构形 的突然转变而引起的失效 而引起的失效. 的突然转变而引起的失效.
第7章 强度失效分析与设计准则
σ′ =
σ x +σ y
2
1 + 2
(σ
2 −σ y ) + 4τ xy x 2
σ′′ =
σ x +σ y
2
1 − 2
(σ
2 −σ y ) + 4τ xy x 2
σ′′′ = 0
第7章 强度失效分析与设计准则
几种常用的强度 设计准则
例题1
其次确定主应力
σ1＝29.28 MPa, σ2＝3.72 MPa, σ3＝0
几种常用的强度 设计准则
屈服准则( 屈服准则(Criteria of Yield)
形状改变能密度准则(Mises’s Criterion)
无论材料处于什么应力状态, 无论材料处于什么应力状态,只要发生屈 服,都是由于微元的形状改变能密度达到了一 个共同的极限值。
vd = v
0 d
第7章 强度失效分析与设计准则
σmax= σ1< [σ] += 30 MPa
结论：强度是安全的。 结论：强度是安全的。
第7章 强度失效分析与设计准则
几种常用的强度 设计准则
第7章 强度失效分析与设计准则
单向应力状态下 材料的力学行为
第7章 强度失效分析与设计准则
单向应力状态下 材料的力学行为
拉伸应力拉伸应力-应变曲线 弹性行为 屈服行为 断裂行为 硬化与软化行为 卸载与重新加载行为 单向压缩应力状态下材料的力学行为 单向应力状态下材料的失效判据
第7章 强度失效分析与设计准则
材料力学
基础篇(7) 基础篇(7)
清华大学 殷雅俊 2011年 2011年8月3日
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第7 章 强度失效分析与 设计准则
第7章 强度失效分析与设计准则
失效的概念与分类 建立一般应力状态下强度失效 判据与设计准则的思路 单向应力状态下材料的力学行 为 几种常用的强度设计准则 结论与讨论
第7章 强度失效分析与设计准则
第7章 强度失效分析与设计准则
几种常用的强度 设计准则
最大切应力准则 (Tresca’s Criterion) Criterion)
无论材料处于什么应力状态,只要发生屈服, 无论材料处于什么应力状态,只要发生屈服, 都是由于微元内的最大切应力达到了某一共同 的极限值。 的极限值。
σ2 σ3
σ= σs
y
σ
r
2a
x
KI = σ π a
σ—名义应力
σ x ,σ y ,τ xy → ∞
σ
Singularity
r →0,
第7章 强度失效分析与设计准则
几种常用的强度 设计准则
经典准则不再适用
应力集中区域内材料处于三向拉伸 应力状态材料由韧性向脆性转变
线性断裂力学判据 KI=KIC KI—应力强度因子 KIC—断裂韧性(由实验确定) 断裂韧性(由实验确定)
几种常用的强度 设计准则
σ2 σ3 σ= σs
形状改变能密度准则 σ1
第7章 强度失效分析与设计准则
几种常用的强度 设计准则
形状改变比能准则
失效判据
设计准则
第7章 强度失效分析与设计准则
几种常用的强度 设计准则
断裂准则( 断裂准则(Criteria of Fracture)
无裂纹体的断裂准则— 无裂纹体的断裂准则—最大拉应力准则 (Maximum Tensile-Stress Criterion) Tensile无论材料处于什么应力状态, 无论材料处于什么应力状态,只要发生 脆性断裂, 脆性断裂,都是由于微元内的最大拉应 力达到了一个共同的极限值。 力达到了一个共同的极限值。
韧性材料 脆性材料
σ0＝σS σ0＝σb
－延伸率
lu − l0 δ= ×100% l0
第7章 强度失效分析与设计准则
单向应力状态下 材料的力学行为
卸载与重新加载
卸载
第7章 强度失效分析与设计准则
单向应力状态下 材料的力学行为
卸载与再加载
再加载
第7章 强度失效分析与设计准则
单向应力状态下 材料的力学行为
1
3
σ r (s3 ) = σ1 −σ3 ≤ [σ ]
1 σ r4 (s4 ) = (σ1 −σ 2 )2 + (σ 2 −σ3 )2 + (σ3 −σ1 )2 ≤ [σ ] 2 (形状改变比能准则) 形状改变比能准则)
[
]
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几种常用的强度 设计准则
应用举例
例题1
已知 ：铸铁构件上危险 点的应力状态。 点的应力状态。 铸铁拉伸许用应 力[σ] +=30 MPa。 试校核: 该点的强度。 试校核 该点的强度。
单向应力状态下 材料的力学行为
三种拉伸应力应变曲线
脆性材料
第7章 强度失效分析与设计准则
单向应力状态下 材料的力学行为