強度失效材料力學(xué)

1、強度失效材料力學(xué)第1頁，共60頁，2022年，5月20日，9點45分，星期三單向應(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 強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則第2頁，共60頁，2022年，5月20日，9點45分，星期三單向應(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)計準(zhǔn)則第3頁，共60頁，2022年，5月20日，9點45分，星期三單向應(yīng)力狀態(tài)下 材料的力學(xué)行為韌性金屬材料第7章 強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則 三種拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲

2、線第4頁，共60頁，2022年，5月20日，9點45分，星期三單向應(yīng)力狀態(tài)下 材料的力學(xué)行為聚合物第7章 強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則 三種拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線第5頁，共60頁，2022年，5月20日，9點45分，星期三單向應(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時的應(yīng)力值第7章 強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則第6頁，共60頁，2022年，5月20日，9點45分，星期三單向應(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時的應(yīng)力值第7章 強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則第7頁，共60頁，2022年，5月20日，9點45分，星期三 硬化與軟化行為單向應(yīng)力狀態(tài)下 材料的

3、力學(xué)行為第7章 強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則第8頁，共60頁，2022年，5月20日，9點45分，星期三 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 強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則第9頁，共60頁，2022年，5月20日，9點45分，星期三 斷裂行為單向應(yīng)力狀態(tài)下 材料的力學(xué)行為第7章 強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則第10頁，共60頁，2022年，5月20日，9點45分，星期三強度指標(biāo)(失效應(yīng)力) 韌性材料oS 脆性材料ob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 強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則延伸率第11頁，共60頁，2022年，5月20日，9點45分，星期三單向應(yīng)力狀態(tài)下 材料的力學(xué)行為

4、 卸載與重新加載行為卸載第7章 強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則第12頁，共60頁，2022年，5月20日，9點45分，星期三單向應(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 強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則第13頁，共60頁，2022年，5月20日，9點45分，星期三單向應(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 強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則第14頁，共60頁，2022年，5月20日，9點45分，星期三單向應(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 強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則第15頁，共60頁，2022年，5月20日，9點45分，星期三失效的概念與分類第

5、7章 強度失效分析與設(shè)計準(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，2022年，5月20日，9點45分，星期三 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 強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則max= = bmax= = s第17頁，共60頁，2022年，5月20日，9點45分，星期三第7章 強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則難 點 應(yīng)力狀態(tài)的多樣性 試驗的復(fù)雜性 不可能性與可能性7-3 強度失效判據(jù)與設(shè)計準(zhǔn)則第18頁，共60頁，2022年，5月20日，9點45分，星期三第7

6、章 強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則7-3 強度失效分析與設(shè)計準(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，2022年，5月20日，9點45分，星期三第7章 強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則常溫靜載下的失效(1) 屈 服(2) 斷 裂無裂紋體含裂紋體 強度失效(Failure by Lost Strength) 由于斷裂(Rupture)或屈服(Yield)引起的失效第20頁，共60頁，2022年，5月20日，9點45分，星期三第7章 強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則7-4屈服準(zhǔn)則(Criteria of Yield) 最大切應(yīng)力準(zhǔn)

7、則 (Trescas Criterion) 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，2022年，5月20日，9點45分，星期三第7章 強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則 最大切應(yīng)力準(zhǔn)則 (Trescas Criterion) 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，2022年，5月20日，9點45分，星期三第7章 強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則123= s失效判據(jù)設(shè)計準(zhǔn)則 最大切應(yīng)力準(zhǔn)則第23頁，共60頁，2022年，5月20日，9點45分，星期三第7章 強度失效

8、分析與設(shè)計準(zhǔn)則失效判據(jù)第24頁，共60頁，2022年，5月20日，9點45分，星期三第7章 強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則 屈服準(zhǔn)則(Criteria of Yield)形狀改變比能準(zhǔn)則(Misess Criterion) 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)到一個共同的極限值。第25頁，共60頁，2022年，5月20日，9點45分，星期三第7章 強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則 屈服準(zhǔn)則(Criteria of Yield)形狀改變比能準(zhǔn)則(Misess Criterion) 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)到一個共同的極限值。第26頁，共6

9、0頁，2022年，5月20日，9點45分，星期三第7章 強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則形狀改變比能準(zhǔn)則123= s第27頁，共60頁，2022年，5月20日，9點45分，星期三第7章 強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則形狀改變比能準(zhǔn)則失效判據(jù)設(shè)計準(zhǔn)則第28頁，共60頁，2022年，5月20日，9點45分，星期三第7章 強度失效分析與設(shè)計準(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，2022年，5月20日，9點45分，星期三第7章 強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則 斷裂準(zhǔn)則(Criteria of Fracture) 無裂紋體的斷裂準(zhǔn)則最大拉應(yīng)力準(zhǔn)則(Maximum Tensile-Stress Criterio

10、n)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)到了一個共同的極限值。 第30頁，共60頁，2022年，5月20日，9點45分，星期三第7章 強度失效分析與設(shè)計準(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，2022年，5月20日，9點45分，星期三第7章 強度失效分析與設(shè)計準(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)計準(zhǔn)則第32頁，共60頁，2022年，5月20日，9點45分，星期三第7章 強度失效分析與設(shè)計準(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，2022年，5月20日，9點45

11、分，星期三第7章 強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則 應(yīng)力集中應(yīng)力集中因數(shù) K=max/ avg第34頁，共60頁，2022年，5月20日，9點45分，星期三第7章 強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則應(yīng)力集中因數(shù) K第35頁，共60頁，2022年，5月20日，9點45分，星期三第7章 強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則 裂紋尖端的應(yīng)力集中2 arxy名義應(yīng)力，Singularity第36頁，共60頁，2022年，5月20日，9點45分，星期三第7章 強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則 線性斷裂力學(xué)判據(jù) KI=KIC KI應(yīng)力強度因子 KIC斷裂韌性(由實驗確定) 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

12、第37頁，共60頁，2022年，5月20日，9點45分，星期三第7章 強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則 莫爾準(zhǔn)則(Mohr Criterion)請同學(xué)們自學(xué)材料力學(xué)教程7-6第38頁，共60頁，2022年，5月20日，9點45分，星期三第7章 強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則將設(shè)計準(zhǔn)則中直接與許用應(yīng)力比較的量,稱之為計算應(yīng)力ri 或應(yīng)力強度 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)于計算應(yīng)力與應(yīng)力強度第39頁，共60頁，2022年，5月20日，9點45分，星期三第7章 強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則 應(yīng)用舉例例 題 一已知 ： 鑄鐵構(gòu)件上 危險點的應(yīng)力 狀態(tài)。鑄鐵拉 伸許用應(yīng)力 =30MPa。試

13、校核該點的強度。第40頁，共60頁，2022年，5月20日，9點45分，星期三第7章 強度失效分析與設(shè)計準(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，2022年，5月20日，9點45分，星期三第7章 強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則例 題 一第42頁，共60頁，2022年，5月20日，9點45分，星期三第7章 強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則例 題 一129.28MPa,23.72MPa, 30 max= 1 = 30MPa結(jié)論：強度是安全的。第43頁，共60頁，2022年，5月20日，9點45分，星期

14、三第7章 強度失效分析與設(shè)計準(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，2022年，5月20日，9點45分，星期三第7章 強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則例 題 二解：首先確定主應(yīng)力3221 24 2221 24 2120第45頁，共60頁，2022年，5月20日，9點45分，星期三第7章 強度失效分析與設(shè)計準(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= 24 2= 23 2第46頁，共60頁，2022年，5月20日，9點45分，星期三例題7-5已知：s=250Mpa求：安全系數(shù)解：1。求主應(yīng)力2。 最大切應(yīng)力準(zhǔn)則

15、的安全系數(shù)3?；兡軠?zhǔn)則的安全系數(shù)第47頁，共60頁，2022年，5月20日，9點45分，星期三第48頁，共60頁，2022年，5月20日，9點45分，星期三第7章 強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則 關(guān)于失效的幾點結(jié)論 關(guān)于設(shè)計準(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，2022年，5月20日，9點45分，星期三第7章 強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則 關(guān)于失效的幾點結(jié)論首先 ,要區(qū)分一點失效與構(gòu)件失效一點失效即構(gòu)件失效第50頁，共60頁，2022年，5月20日，9點45分，星期三第7章 強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則 關(guān)于失效的幾點結(jié)論首先 , 要區(qū)分材料失效與構(gòu)件失效第51頁，共

16、60頁，2022年，5月20日，9點45分，星期三第7章 強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則一點失效并不意味構(gòu)件失效第52頁，共60頁，2022年，5月20日，9點45分，星期三第7章 強度失效分析與設(shè)計準(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，2022年，5月20日，9點45分，星期三第7章 強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則韌性材料脆性材料脆性斷裂塑性變形第三要注意強度失效不僅與應(yīng)力 大小有關(guān)，而且與應(yīng)力狀態(tài)有關(guān) 。 第54頁，共60頁，2022年，5月20日，9點45分，星期三第7章 強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則 關(guān)于設(shè)計準(zhǔn)則的應(yīng)用要注意不同設(shè)計準(zhǔn)則的適用范圍 對于大多數(shù)韌性材料在一般應(yīng)力狀態(tài)下發(fā)生塑性屈服； 對于大多數(shù)脆性材料在一般應(yīng)力狀態(tài)下發(fā)生脆性斷裂； 要注意例外。 第55頁，共60頁，2022年，5月20日，9點45分，星期三第7章 強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則 關(guān)于設(shè)計準(zhǔn)則的應(yīng)用要注意強度設(shè)計的全過程要確定構(gòu)件危險狀態(tài)、危險截面、危險點，危險點的應(yīng)力狀態(tài)。第56頁，共60頁，2022年，5月20日，9點45分，星期三第7章