高等材料力學課件第二章應力狀態(tài)

高等材料力學課件第二章應力狀態(tài)目錄CONTENTS應力狀態(tài)的基本概念平面應力狀態(tài)分析三維應力狀態(tài)分析應力狀態(tài)對材料性能的影響應力狀態(tài)的實驗研究01CHAPTER應力狀態(tài)的基本概念應力狀態(tài)是指物體在某一點處的應力分布情況，包括正應力和剪應力。定義應力狀態(tài)具有空間性、瞬時性和連續(xù)性，即在不同時刻和不同位置，物體的應力狀態(tài)可能不同，且應力狀態(tài)是連續(xù)變化的。特性定義與特性應力狀態(tài)的重要性工程應用在許多工程領域中，如機械、航空、土木等，了解和分析物體的應力狀態(tài)對于設計、制造和安全使用都至關重要?？茖W研究應力狀態(tài)是材料力學和固體力學研究的重要內(nèi)容，對于深入理解材料的力學行為和破壞機制具有重要意義。根據(jù)三個主應力的大小和方向，將應力狀態(tài)分為三類，即單向壓縮、雙向等壓和雙向等拉。主應力狀態(tài)應力圓應力路徑通過作圖法表示應力狀態(tài)的幾何形狀，可以直觀地了解應力分布和變化規(guī)律。表示在不同外力作用下，物體應力狀態(tài)的變化軌跡，對于分析復雜應力狀態(tài)非常有用。030201應力狀態(tài)的分類02CHAPTER平面應力狀態(tài)分析在三維空間中，若有兩個相互垂直的平面，且在這兩個平面內(nèi)的應力分量都不為零，則稱該狀態(tài)為平面應力狀態(tài)。對平面應力狀態(tài)下的應力分量進行分析，研究其大小、方向和作用點，以及它們之間的關系。平面應力狀態(tài)的定義平面應力狀態(tài)分析平面應力狀態(tài)在平面應力狀態(tài)下，只有兩個相互垂直的平面內(nèi)的應力分量不為零，其他平面內(nèi)的應力分量均為零。應力分量在平面應力狀態(tài)下，除了正應力外，還存在剪應力，即切應力。剪應力在平面應力狀態(tài)下，存在兩個主應力，它們是相互垂直的。主應力平面應力狀態(tài)的特性03三向應力狀態(tài)有三個方向的應力分量都不為零的狀態(tài)。01單向應力狀態(tài)只有一個方向的應力分量不為零的狀態(tài)。02二向應力狀態(tài)有兩個方向的應力分量不為零的狀態(tài)。平面應力狀態(tài)的分類03CHAPTER三維應力狀態(tài)分析復雜性三維應力狀態(tài)可能涉及多個應力分量，增加了分析的復雜性。空間性三維應力狀態(tài)具有空間性，即應力在不同方向上存在差異。相互影響三維應力狀態(tài)中各應力分量之間存在相互影響，需綜合考慮。三維應力狀態(tài)的特性主應力狀態(tài)根據(jù)三個主應力的大小和方向，將三維應力狀態(tài)分為三類。等效應力狀態(tài)根據(jù)等效應力的大小和方向，將三維應力狀態(tài)分為兩類。剪切應力狀態(tài)根據(jù)剪切應力的分布和大小，將三維應力狀態(tài)分為兩類。三維應力狀態(tài)的分類根據(jù)力的平衡原理，建立三維應力狀態(tài)的平衡方程。平衡方程根據(jù)應變與應力的關系，進行三維應力狀態(tài)下的應變分析。應變分析根據(jù)材料的力學性能，進行三維應力狀態(tài)下的強度分析。強度分析三維應力狀態(tài)下的應力分析04CHAPTER應力狀態(tài)對材料性能的影響材料在卸載后能夠恢復到原始狀態(tài)的變形稱為彈性變形。在應力作用下，材料內(nèi)部的原子或分子的位置發(fā)生變化，產(chǎn)生彈性應變。彈性變形當外力繼續(xù)作用在材料上，使得原子或分子的位置發(fā)生變化后，即使卸載外力，材料也不能完全恢復到原始狀態(tài)，這種變形稱為塑性變形。塑性變形彈性與塑性變形強度材料抵抗外力作用而不被破壞的最大應力值稱為強度。根據(jù)受力情況的不同，強度可分為抗拉強度、抗壓強度、抗彎強度等。韌性材料在受到外力作用時吸收能量的能力稱為韌性。韌性好的材料能夠吸收更多的能量，從而在受到?jīng)_擊或振動時不易發(fā)生斷裂。強度與韌性材料在循環(huán)應力作用下發(fā)生的斷裂現(xiàn)象稱為疲勞。疲勞斷裂一般發(fā)生在材料的缺陷處或應力集中的地方，如孔洞、裂紋等。疲勞當材料受到的應力超過其強度極限時，會發(fā)生斷裂。斷裂可以是韌性斷裂或脆性斷裂，前者在斷裂前有明顯的塑性變形，后者則沒有明顯的塑性變形。斷裂疲勞與斷裂05CHAPTER應力狀態(tài)的實驗研究實驗設備包括材料試驗機、應變計、壓力容器等，用于測量材料的應力和應變。實驗技術采用電測法、光測法等實驗技術，通過測量材料的變形和位移來推算應力狀態(tài)。實驗設備與技術VS采用單軸拉伸、壓縮、彎曲和扭轉等實驗方法，模擬實際工程中的受力狀態(tài)。實驗步驟先對試樣進行加工和安裝，然后進行預加載，再逐步加載至預定值，最后卸載并記錄數(shù)據(jù)。實驗方法實驗方法與步驟實驗結果與分析通過實驗測量得