第十章强度理论讲稿

第十章强度理论一、教学目标掌握强度理论的概念。了解材料的两种破坏形式（按破坏现象区分）。了解常用的四个强度理论的观点、破坏条件、强度条件。掌握常用的四个强度理论的相当应力。了解莫尔强度理论的基本观点。会用强度理论对一些简单的杆件结构进行强度计算。二、教学内容讲解强度理论的概念及材料的两种破坏形式。讲解常用的四个强度理论的基本观点，并推导其破坏条件从而建立强度计算方法。介绍几种强度理论的应用范围和各自的优缺点。简单介绍莫尔强度理论。三、重点难点重点：强度理论的概念、常用的四个强度理论的观点、强度条件及其强度计算。难点：常用四个强度理论的理解；危险点的确定及其强度计算。四、教学方式采用启发式教学，通过提问，引导学生思考，让学生回答问题。五、计划学时替示2贺学时六、实施学时七、讲课提纲阁(圆一好)长为什么需要强看度理论及强度乓理论的概念？赞1旗、仆为什么需要强高度理论梢(拦回顾侨基本变形下强筒度条件的链建立延）贿2谎、骄复杂应力状态跨下的强度条件虏是什么？怎样呀建立？殃3厨、裤强度理论的概接念具4筐、熟四个强度理论胶及其相当应力恢(示二持)菜四个强度理论医第一强度理携论茄——戴最大拉应力理基论障第二强度理筒论易——脖最大拉应变理雨论还第三强度理喂论县——泡最大剪应力理秧论个第四强度理队论蹄——铸(除三久)很相当捷应力μ鹰(迅四廉)轨复杂应力状态怜下强度条件的阶表达式备部醋尚σ匆r胶≤催[教σ栏]葵(敞一底)渴为什么需要强洗度理论？强度孕理论的概念慨1脸、尊回顾构件处于壳简单变形下的征强度条件的建芦立处[城拉、夸压交]灰逆（单向骄）隆捷补图10-1强度条件：，由试验得坊[具扭贩转浇]甚（双向）图10-2强度条件：，由试验得沃[按弯同曲敬]脚（二向）因强度条件意（上下边缘点调）苹：贝中性层额处：元（绪、透由试验得展）战为什么可以这刊样来建立强度榨条件？因为：权⑴土构件内的应力血状态比较简单舌；卫⑵醋用接近这类构胆件受力情况的搂试验装置测定折极限赶应力值比较容本易实现。待2结、挂复杂应力状态比下的强度条件忌是什么？怎样兄建立？卡复杂应力状态晃单元体图10-3挎它的强度条件采是：宅σ扶x玉≤肤[闭σ沫]舟、伟σ的y蔽≤遥[特σ硬]颂胆吗？拆τ档x刮≤刊[蛾τ第]猾、饼τ克y壶≤略[桌τ均]不是！实践证明：恒⑴烘强度区与捷σ窜、帮τ牵均有关，相互耐影响例：诱易剪卧断借窗涨妄姿贡不易剪断盛就象推动某物渡一样：姿易祝动嘉截掀箩网俭不易动酱叠卧图吵1释0歼-4骑⑵臣强度败与币σ企x哪、漠σ昏y嗽、迷σ北z才(消σ统1冈、眯σ卖2慰、雀σ菊3为)茂间的比例有关图10-5但σ红1爆=香σ耽2效=稳0厨拌窄器妨爱σ膝1兰=炸σ事2冠=绑σ扩3布如单向压缩，极犬易破坏琴耽钓道枪三向均有受压桌，极难破坏鱼那么，复杂应闭力状态下的强雷度条件怎样建添立？捞模拟实际受力澡情况，通过实起验来建立？不行！！晒因腐为色士σ陕x劣强σ嘴y啊毙感有无穷的比例兰关系，实验无票穷无尽，不可木能完成。σz怎么办？循长期以来，随牲着生产和实践年的发展，人们便在大量观察和明研究了各种类锄型的材料在不敢同受力条件下狂的破坏情况，敞根据对材料破封坏现象的分析签，提出了各种堪各样的假灭说，认为材料塔某一类型的破绸坏是由于某种庆因素所引起的猜，并通过简单硬的试验来推测虹材料在复杂应侵力状态下的强僚度，分析其极刮限条件，从而费建立强度条件础。离3捏、宴强度理论的概免念鬼何谓强度理论象？拔假说材料某一刚类型的破坏是味由于某种因素忆所引起的，这延种假说就称为缴强度理论。盾(扔二砌)筛四个强度理论蓝第一强度理泥论来—困—宝最大拉应力理棒论践假说：决定材窜料产生断裂破殊坏的主要因素纵是单元体的最伸大拉应力至σ滑1乡即：不论在什贿么样朝的复杂应力状桑态下，只要构于件内一点处的吃三个主应力中嫁的最大拉应力遍σ浪1既到达材料的极孔限值封时，材料就会软发生脆断破坏债。申破坏条件恐：际掘σ智1辩=吉σ廊b泳+衬所练痛怜泥材料在拉伸试吼验中发生脆断殿的极限应力树强度条件：埋学饿虑σ芹1智≤佛[体σ梨]=上──────项─────罗（劣A静）评价：邪1锐、洗只考虑三个主妥应务中的长σ竿1网，而没有考虑惠较小的苗σ邪2油、弦σ愉3铺；提2趴、之无法解释下列呈现象：挽⑴贿塑性材料敞：茄祥慧简单拉伸时，啦材料在屈服阶咸段沿三着笼45槐°丰斜面发生滑移炉，而并不从最恶大拉应力县σ脊1堤所在的横截面株上拉断。鞭⑵巩脆性材料另：盯元炊简单压缩时图10-6胀⑶马三向均匀受压私：络σ腔1铸=焰σ碍2扣=拒σ顽3扬材料极不容易草破坏，甚至超衣过极限应力几率倍、十几倍也刻不破坏（如海雷底岩石）蚊3乐、暂此理论只对少菊数脆性材料受惠简单拉伸的情值况才是正确的冻（铸铁拉伸）己因此更名：最好大拉应力理论泼（最大正应力窗理被论妄—货—粉该理论在十七拳世纪由伽利略修提出，距今已前有三百多年历茫史，最早提出租：第袍一活.滋第二强度理归论桃—吵—绍最大拉应变理辱论帅假即说述:览膛决定材料发生症断裂破坏的主受要因素是单元押体的最大拉应反变额烂纪即拾:虎不不论在碍怎么祝复杂旺的灭应力状态下州，庆只要构件内一伏点处的最大拉茅应变枕谈ε晕1滚达到了材料的套极限值春ε糕°达，材料就会发阿生断裂破坏。译破坏条件：妻劲区=绝傅严轰缸分展──越脆断破坏时极也限应力测为统一起见，籍将此条件改邀用禁σ剃来表示，根据置虎克定律：紫佳侵──粗榴将此式烤代入上式得：搞强度条件：螺挡──────务──────们─友（园B蓬）评价：例1姻、半此理论与脆性服材料简单拉伸纳试验结果相结佳合，也可解释汽脆性材料的压暖缩破坏。葬据此理论可解鼓释：图10-7景2街、友根据此愈理论，二向、培三向受拉应力猾状态比单向应阵力状态更安全躲，更容易承载焰，但这个结论摸被实验结果所妖否定。图10-8亩更安全吗？否忧!欲3如、兰三向均匀受压胶不易破坏这一秃现象，第二强尿度理论也无法皂解释。套第三强度理孤论选—拖—样最大剪应力理厘论孙假说：决定材德料塑性屈服破双坏的主要因素饭是单元体的最辨大剪应力粮τ栗max除优。性破坏条件：坛泄（纪—公—颠拉伸时，稿，疯）桐复杂应力状态巴下：杀带入上式厌得亿：写川售强度条件：武──────机──────旬（荒C显）评价：袜1峰、厘此理论能满意画地解释下述现浇象：识⑴棋塑性材料单向扔拉伸时武，芬45施°窜斜面有页τ迟max百，滑移线。裤⑵终脆向材料轴向网压缩时大致与旬轴线吼成押45蹲°斗方向斜面悦破坏。芳⑶气三向均匀受压梢（昆σ浓1拨-床σ摧3犹=觉0拴，脉即俯τ辫=胃0烛、辣τ闪max首=隶0柄，应力圆上是窃个点圆）文材料极不容易株破坏的现象。爬2说、幻这个理论没有稍考虑刘σ郊2筋的影响，显然愤是个缺陷。秧3王、倦这个理论不能缝解释：评⑴询脆性材料简单奉拉伸，并不在甜τ屡max础面上破坏。钞⑵煎三向均匀受拉猴，也应该不易意破坏刺（分∵胡同样也是个点秤圆岁，预τ暑=原0袍）。铁以上三个理论候是十七世纪提武出来的，因此门称为古典三理腰论。缺第四强度理鲜论样—圾—锹均方根剪应力过理论予假设：决定材母料塑性屈服破尸坏的主要因素素是单元体的均巧方根剪应力排。这个均方根貌剪应力居在数量上与单躲元体的三对主甜剪应力。、、有关按可表达成下式历：压即：不论在什页么样的复杂应夕力状态下，只娇要构件内一点海处的均方根剪衔应力达到单向琴拉压危险状态欲时的均方根剪逼应力扇时，材料就要任发生塑性屈服奏破坏。则破坏条件：言而单向拉压情眠况下：目于是，强度条肌件：便────羊（穴D报）评价：孤1敬、稍在二向应力状其态下，试验资饭料表明：按这购个理论计算所前得的结果，基守本上与试验结你果相符，它比德第三强度理论灯更接近实际情宰况。骡2栏、该理论能满错意解释三向均顽匀受压不易破禁坏的现象。谋3虚、为在机械制造工冻业中，第四强酬度理论和第三咏强度理论都得奸到广泛的应用厕。港第四强度理要论遍—法—抬形状改变比能宋理论监炒阳吩惠又称：蕉腹能量理论臭u净均方根剪应力阶理论底假设：决定材切料达到危险状肠态的主要因素患是单元体的形极状改变比能渔u抱d挖.摘济乒即：不论在什凝么样的复杂应雹力状态下，只经要构件内一点黎处的形状改变阴比能漠u胖d住达到了材料在协单向应力状态肢下进入危险状坝态时的形状改稀变比能诊u富d仰，它就处于极越限状态。霉破坏条件：衬u躺d亏=婆，材料在单向宣应力状态下进你入危险状态时胶的形状改变比植能背,纲词强度条件：灭──────亿（识D乡’反）评价：精1式、刻这个理论的本痕质仍然是剪应旦力是使材料达垃到危险状态的镰决定因素。趁2标、广这个理论能满封意地解释三向露均匀受压极不袭容易破坏的现韵象。趁3吧、固这个理各论卡不能解释：初⑴斥脆性材料在简射单拉伸时发生很脆断的情况；面⑵量三向均匀受拉释，按此理论材驼料不会发生破跑坏，这与事实缎不符。采4齐、柄试验资料表明渣：由这一理论螺计算所得的结埋果基本上与试忠验结果相符，橡它比第三强度滩理论更接近实蜂际情况。亏(公三兼)坡相当狠应力诊综合公式毅（歉A杜）、友（滥B难）、捎（吴C父）、容（鉴D狗），按四个强窃度理论所建立保的强度条件，浅可写成统一的美形式：辜愁浴σ钥r犯≤番[艰σ至]塑式中的殖σ蛇r勤是根据不同的攻强度理论所得轿到的复杂应力炊状态下几库个主应力的综歉合值。这种主变应力的综合值抱和以它作为轴证向拉伸时的拉介应力赞在安全程度上庄的是相当的，乱通常称雹σ次r偿为相当里应力。里四个强度理论把的相当赔应力生表达式分别为μ花(折四江)走强度理论的选宜用一般说来：惯第一、见二强度理论用福于脆性材料；吃第三、四强度琴理论用于塑性透材料。泛例鱼题奥1婶0鞭-1什茫有一铸铁制成熔的构件，其危科险点处的应力政状态如图所示菠。材辫料的容许拉应碑力朝[旱σ贼+溉]=35MP望a刃,巨压应宪力缝[章σ携-雪]=120京辫MPa冲,哈试校核此构件网的强度。图10-10利解：奖1者、部计算主应力，，停2域、廊强度理论选用赴。孙∵肺铸铁是脆性材堂料拢功极∴孙采用第一强度店理论校核3、结论：朗根据第一强度臭理论的计算结金果可知。该构甚件强度足够。睬例题店1哈0俊-2患滔俯在钢材欧Q贝235谱制成的构件中炊的危险点处取增应力状态如图悉所示。已知钢误的害[距σ本]=170M爹Pa舅,每试校核强度。图10-9紫解：尝1孔、绘计算主应力侄根据应力状态栏，分别求出扒MPa杨MPa冰MPa征2突、屡强度理论选用挣Q梅235弹—车塑性材料，采脸用第三或第四阵强度理论校核汤3椒、退分析与讨论蹦根据第三强度搅理论。该构件踪安全预∵帽副∴衔满足第三强度收则第四理论必乱然满足。半例悟题驴1响0茎-3敌滋单元体如图所宝示，材料的泊阴松半比惊μ蹈=0.糊3械。之劣唇俱图寒1耕0献-11沙⑴罢求主应力，并掏在单元体租图中表示出主竭应力及其作用尺平面；枣⑵湖若用第二强度舰理论进行强度挖计算，试