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本轮强降雨呈现四大特点,四大强度理论

来源:整理 时间:2022-04-02 15:19:23 编辑:华为40 手机版

强度理论有很多种,材力书上介绍了五种,也就是我们熟知的四大强度理论和莫尔强度。同样,第四强度理论适用于塑性材料。4、畸变能密度理论(第四强度理论)无论材料处于什么应力状态,只要危险点形状改变比能(即畸变能)达到极限值,就发生屈服,这就是畸变能密度理论,也叫第四强度理论。

第三第四强度理论有什么区别

谢谢悟空邀请。关于第三和第四强度的理论,属于材料力学的问题。在各种制造业中,要使用不同性质的材料,主要是各种金属,包括合金材料和改性塑料。各种材料的选择,离不开考虑①拉伸强度②抗压强度③抗弯曲强度④抗剪切强度。超过强度的极限值,材料的密度将改变,失去弹性而《屈服》。第三和第四强度的区别,在于上述各种材料的强度不同。

三向力作用弹性能要等于单向受力作用弹性能,这样材料强度计算是不是太保守了?

强度理论有很多种,材力书上介绍了五种,也就是我们熟知的四大强度理论和莫尔强度。实际上,能够称之为强度理论的,就不可能仅仅针对单向应力状态。因为在单向应力状态下,早已有许用应力来判断。正是由于三向应力状态的复杂性,才发展出了各种各样的强度理论。实际上,作为判据的单向拉伸的许用应力,其失效时刻并不是单纯的单向应力状态。

目前为止,现有的各种强度理论依然无法完美解决所有的强度问题。下面,我就分别介绍下常见的几个强度理论,以此来回答你的问题。0、准备知识强度理论的出现,就是为了解决复杂应力状态下的失效问题。所谓复杂应力状态,简单来说,就是三个方向都受力。我们从结构中任意一个位置取一个点,如果是复杂应力状态,这个点在三个方向上都受力。

通常,我们用一个六面体来表示这个点,复杂应力状态的应力如下图。每个方向都有正应力和剪应力。通过力学分析,我们发现,总会存在而且唯一存在这样的一个方向:在这个方向上,只有正应力没有剪应力。我们称之为主方向,对应的面叫主平面,对应的应力叫主应力,如下图。主应力、主平面、主方向都可以通过相关的公式计算。对于简单应力状态,如下图,我们直接用许用应力来横量。

许用应力来自于实验,对于不同的材料,根据失效形式,脆性取强度极限,塑性取屈服极限,再引入安全系数。对于复杂应力状态,有个基本观点:构件的破坏是由于危险点的应力、应变、变形能等诸多因素中的某一个因素引起的。对于同一种材料,不论处于何种应力状态,只要导致其破坏的这一因素达到某个极限值时,构件就会破坏。所以,强度理论,本身就是为解决复杂应力问题而生的。

通常,结构的失效,不外乎两种:屈服和断裂。对于塑性材料,结构进入屈服阶段就意味着这个结构不可恢复,也就不能继续承担相应的功能了,即失效。对于脆性材料,由于没有明显的屈服,会直接发生断裂,所以断裂就是它的失效形式。1、最大拉应力理论(第一强度理论)无论材料处于什么应力状态,只要危险点的最大拉应力达到了极限值,就发生脆性断裂,这就是最大拉应力理论。

显然,承受最大拉应力就是三个主应力中的最大值,当这个最大主应力超过了拉伸极限,那么就认为失效了。公式如下:这里,同样用到了许用应力,虽然许用应力是基于单向拉伸得到的。实际上,下面的作为比较的应力,都是单向拉伸得到的需用应力。在后面会详细解释原由。实验表明:此理论对于大部分脆性材料受拉应力作用,结果与实验相符合,如铸铁受拉、扭。

2、最大伸长线应变理论(第二强度理论)无论材料处于什么应力状态, 只要危险点的最大拉应变(线变形)达到极限值,就发生脆性断裂,这就是最大伸长线应变理论,也称第二强度理论。虽然,这个强度理论说的是应变,但是我们可以转换为应力的表达式,如下:第二强度理论,用到了三大主应力和许用应力。实验表明:此理论对于一拉一压的二向应力状态的脆性材料的断裂较符合,如铸铁受拉压比第一强度理论更接近实际情况。

3、最大切应力理论(第三强度理论)无论材料处于什么应力状态,只要危险点的最大切应力达到了极限值,就发生屈服,这就是最大切应力理论,也叫第三强度理论。虽然,说的是切应力,但是同第二理论一样,可以转化为应力,如下:显然,这个强度理论说的是屈服失效,也就是说它的适用与塑性材料。4、畸变能密度理论(第四强度理论)无论材料处于什么应力状态,只要危险点形状改变比能(即畸变能)达到极限值,就发生屈服,这就是畸变能密度理论,也叫第四强度理论。

把畸变能表示成应力,最后得到表达式如下:上述表达式的左边就是著名的von mises应力,也叫等效应力。同样,第四强度理论适用于塑性材料。在机械结构中,常用的材料都是各种钢,所以在有限元分析的时候,我们查看的应力就是这个mises应力,看它是否超过许用应力。5、莫尔强度理论莫尔认为:使物体破坏的主要因素并不是单纯的一个。

他结合实验,综合若干因素,得出了他自己的强度理论。这个理论是综合实验得到的,其表达式如下:莫尔理论考虑了材料的拉压性能不同的情况,比第三强度理论的适用范围更广。而且,其推导过程是基于实验数据,而不是像其它理论那样一开始就假设,其准确度要更高一些。6、为何判断依据都是单向拉伸的许用应力?通过前面的介绍,我们发现不管什么强度理论,最后的判断依据都是单向拉伸时候的许用应力。

或者说,判断依据都是单向拉伸对应的实验数据。三向的应力状态最后都用单向的实验数据作为判断依据。显然,这样的对比并不能非常具有说服力。这也是学材力的同学常常困惑的地方。其中一个非常重要的原因:三向应力状态实验不好做。而单向拉伸则非常容易,很方便就可以得到其失效应力,除以安全系数,就是许用应力了。如果非要按照三向的来测,那么对于不同强度理论,必须有自己的实验得到应力,再换算成判断准则的应力。

这显然非常复杂。另外,仔细看下这几个强度理论,通常关注的是某一方向,那么就跟单向拉伸相差无几了。更重要的是:单向拉伸时,内部真的都是单向应力状态吗?特别是失效的时候。显然不是,拉伸试验的后期,其应力状态不是单纯的单向拉伸,而是处于三轴应力状态之下。再次,结构的失效,判断的是某一方向。由于我们用的都是主应力,仅仅存在三个方向的主应力。

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