材料力学第7章

工程背景

压杆弹性稳定的基本概念确定临界载荷的平衡方法欧拉公式(细长杆)

柔度

非弹性屈曲

压杆失效与稳定性设计

结论与讨论第九章重点内容

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

单向应力状态下材料的力学行为两种强度失效形式

几种常用的强度设计准则

结论与讨论

失效的概念与分类第7章

强度失效分析与设计准则失效—由于材料的力学行为而使构件丧失正常功能的现象.失效的概念与分类第7章

强度失效分析与设计准则断裂-材料强度不足强度失效的例子屈曲失效—由于压杆的平衡构形的突然改变而发生的力学失效失效的概念与分类第7章

强度失效分析与设计准则2004年5月24日，法国戴高乐机场2E候机厅发生坍塌事故.关于此次失事原因的主要猜测就落在了设计师安德鲁的身上。目前，已经有专家对设计方案进行了质疑。据悉，在2E候机厅这个640米长、33．5米宽的大厅中，没有使用任何内部支撑结构。这样一来，候机厅的结构由于温度变化会较大产生的温度应力产生屈曲，就会导致结构坍塌事故发生。强度失效刚度失效屈曲失效疲劳失效蠕变失效松弛失效失效的分类及其定义

强度失效(FailurebyLostStrength)—由于断裂(Rupture)或屈服(Yield)引起的失效失效的概念与分类第7章

强度失效分析与设计准则

强度失效的例子-汽轮机组失效的概念与分类第7章

强度失效分析与设计准则温度过高压力过高转速过高叶片断裂失效分类

刚度失效(FailurebyLostRigidity)—由于过量的弹性变形引起的失效.失效的概念与分类第7章

强度失效分析与设计准则刚度失效问题--过量的弹性变形引起的失效钻床:支承立柱和水平梁刚度失效分类

屈曲失效(FailurebyBuckling,FailurebyLostStability)—由于平衡构形

的突然转变而引起的失效.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第7章

强度失效分析与设计准则

屈曲失效

疲劳失效

(FailurebyFatigue)—由于交变应力的作用,初始裂纹不断扩展而引起的脆性断裂.失效的概念与分类第7章

强度失效分析与设计准则

蠕变失效

(FailurebyCreep)—

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.火电机组中,长期在高温、高压下服役的部件:主蒸汽管道、导汽管、汽缸等动力工程-蠕变问题塑料绳重物塑料绳室温下的蠕变蠕变应变:随时间变化

松弛失效(FailurebyRelaxation)—在一定的温度下,应变保持不变,应力随着时间增加而降低,从而导致构件失效.失效的概念与分类第7章

强度失效分析与设计准则压力容器在密封--螺栓压力容器在密封时需要用螺栓栓紧，螺栓就承受了预紧力，随着时间增加，这个力就会越来越小，以至于密封失效。应力松弛失效分类(6)强度失效刚度失效屈曲失效疲劳失效蠕变失效松弛失效失效的概念与分类第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

拉伸应力应变曲线脆性材料(铸铁)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

拉伸应力应变曲线韧性金属材料(Q235,16Mn)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归纳:

Q235,16Mn有明显的四个阶段.问:是否所有的韧性材料都有四个阶段?0.2定义:条件屈服应力(0.2)—塑性应变等于0.2％时的应力值韧性材料的屈服应力(黄铜,高碳钢)单向应力状态下材料的力学行为第11章

强度失效分析与设计准则ABC－延伸率当>5%称为韧性材料l0原始标矩,lu试件拉断时标距长度.标记线PP如何判断材料韧性(塑性)好坏--韧性指标当<5%称为脆性材料再加载卸载与再加载后对材料力学性能的影响单向应力状态下材料的力学行为第11章

强度失效分析与设计准则OE?p?pFE单向压缩应力状态下的力学行为

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E和s同拉伸屈服后曲线不同低碳钢单向压缩应力状态下的力学行为

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b高于受拉的情况,约为4-5倍抗压优于抗拉铸铁

单向拉伸应力状态下材料的强度失效判据韧性材料(屈服)脆性材料(断裂)=b=s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思考:单向压缩应力状态下失效判据？特别注意以压杆稳定性设计为优先的原则屈服断裂复杂应力状态下的强度失效大量实验结果表明,材料在常温静载下的强度失效有两种:由实验可确定单拉应力状态的失效准则如何确定复杂应力状态的失效准则?根据实验结果提出假说,建立强度失效理论

几种常用的强度设计准则(四种)第7章

强度失效分析与设计准则

屈服准则

最大切应力准则

形状改变比能准则

断裂准则

无裂纹体的断裂准则—最大拉应力准则

带裂纹体的断裂准则—

线弹性断裂力学准则

莫尔准则(自学)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屈服准则(两种)

最大切应力准则

形状改变比能准则

屈服准则(CriteriaofYield)最大切应力准则

(Tresca’sCriterion)

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。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最大切应力准则

(Tresca’sCriterion)

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。1231=s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1231=s最大切应力准则发生屈服失效判据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保证材料不屈服失效最大切应力准则适用性

(Tresca’sCriterion)

适用材料:钢、铜、铝等韧性材料判断屈服----准则

最大切应力准则

形状改变比能准则形状改变比能准则(Mises’sCriterion)

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比能达到了一个共同的极限值。

屈服准则(CriteriaofYield)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形状改变比能准则123=s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=形状改变比能准则失效判据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适用材料:钢、铜、铝韧性材料最大切应力准则形状改变比能准则直观上看那个更精确?韧性材料发生屈服判据:断裂准则(CriteriaofFracture)无裂纹体的断裂准则—最大拉应力准则

断裂准则(CriteriaofFracture)无裂纹体的断裂准则—最大拉应力准则(MaximumTensile-StressCriterion)无论材料处于什么应力状态,只要发生脆性断裂,都是由于微元内的最大拉应力达到了一个共同的极限值。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123=b脆性断裂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

无裂纹体的断裂准则—最大拉应力准则失效判据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最大拉应力准则适用性铸铁、玻璃、石膏等多数脆性材料在一般应力状态下均发生脆性断裂计算应力与应力强度的概念将设计准则中直接与许用应力[σ]比较的量,称之为计算应力σri或应力强度Si(最大拉应力准则)(最大切应力准则)(形状改变比能准则)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强度准则统一式线弹性断裂力学准则(介绍）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问:对含有裂纹的材料,已有强度准则是否成立?实验发现:即使是韧性材料,含有裂纹,可能会发生低应力脆断,失效应力远低于屈服强度.问:用什么准则判断含有裂纹的材料断裂失效?线弹性断裂力学理论(断裂准则)应力集中概念裂纹尖端的应力场公式带裂纹体的断裂准则介绍线弹性断裂力学-几个基本概念应力集中应力集中：截面几何尺寸突变,局部应力增大的现象应力集中(拉伸板)应力集中因数

K=max/avg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两板连接应力集中因数K与r/d的关系曲线(实验)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裂纹附近区域应力场(研究思路)：研究拉伸板:1.研究椭圆孔附近区域应力分布（长轴为2a,短轴为2b)2.短轴2b0,椭圆孔变为裂纹,得到裂纹附近区域应力分布断裂力学材料含裂纹的情况

裂纹尖端的应力场2arxyσσσ—名义应力(平均应力）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KI—应力强度因子r=0,应力具有奇异性注意坐标系(裂纹右端点为坐标原点)按传统的失效判据,上述构件在很小力的作用下便会失效。但是情况并非如此，含裂纹体一般都有一定的承载能力。但总体上讲：应力集中区材料由韧性向脆性转变

断裂失效判据

KI=KIC

KI—应力强度因子

KIC—断裂韧性(由实验确定)实验结果表明:经典强度准则对带裂纹体不再适用

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介绍带裂纹体的断裂失效准则

莫尔准则(MohrCriterion)请同学们自学教材中的有关章节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

应用举例例题1已知：铸铁构件上危险点的应力状态。铸铁拉伸许用应力[]=30MPa。试对该危险点的强度进行校核。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解：首先根据材料和应力状态确定失效形式，选择设计准则。脆性断裂，最大拉应力准则max=1[]其次确定主应力例题1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根据应力圆或主应力公式确定主应力例题1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其次确定主应力1＝29.28MPa,2＝3.72MPa,3＝0

max=1<[]=

30MPa结论：强度是安全的。例题1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问题:若[]=

29MPa,强度是否安全?max=1=29.28MPa>[]=

29MPa问题:若[]=

29MPa,强度是否安全?1不超过[]的5%,即认为强度合格.工程设计中规定:应力强度不超过[]的5%,强度合格已知：和试写出:最大切应力准则和形状改变能密度准则的表达式。例题2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'''"'=0根据应力圆或主应力公式确定主应力解：首先确定主应力例题2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例题2对于最大切应力准则对于形状改变比能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请同学思考:1.从安全角度,哪个准则设计更保守?2.哪个准则设计的构件更精巧些?

结论与讨论第7章

强度失效分析与设计准则

关于失效的几点结论

关于失效的几点结论首先,要区分一点失效与构件失效情况1:一点失效即意味整个构件失效结论与讨论第7章

强度失效分析与设计准则

关于失效的几点结论情况2:一点失效和整个截面(构件)不失效结论与讨论第7章

强度失效分析与设计准则MMM一点失效并不意味构件失效

关于失效的几点结论首先,要区分一点失效与构件失效结论与讨论第7章

强度失效分析与设计准则其次,要区分强度失效与刚度失效的区别刚度可能失效(加载点的挠度)强度