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BIG DATAEMPOWERSTO CREATEA NEWERA材料力学课件第八章应力状态与强度理论目录CONTENTS•应力状态分析•强度理论•组合变形•实验应力分析•材料失效与断裂力学基础BIG DATAEMPOWERSTO CREATEA NEWERA01应力状态分析应力状态概念应力状态应力状态与变形关系物体在受力状态下,各点处的应力大应力状态决定了物体的变形情况,而小、方向及应力的作用面变形情况又反映了应力状态应力状态分类根据应力分量数目和应力作用面数目,可将应力状态分为单向应力状态、二向应力状态和三向应力状态应力状态的表示方法应力圆01表示某一点处的应力状态的几何图形,通过将该点的应力分量标在极坐标上形成应力矩阵02表示某一点处所有应力分量的矩阵形式,包括剪切应力和正应力空间直角坐标系下的应力分量03通过三个相互垂直的坐标面上的正应力和剪切应力分量来表示空间某点的应力状态平面应力状态分析主应力与主方向平面应力状态中最大的和次大的正平面应力状态应力,以及这两个正应力对应的方向物体在受力状态下,只在两个相互垂直的平面上存在应力分量,其他方向的应力分量均为零的状态主平面与主轴主应力的作用面称为主平面,而主平面上的两个相互垂直的轴线称为主轴BIG DATAEMPOWERSTO CREATEA NEWERA02强度理论强度理论概念强度理论是用于描述材料在复它基于对材料内部应力分布的强度理论对于工程设计和结构杂应力状态下失效行为的准则分析,以确定材料在不同受力安全评估具有重要意义条件下所能承受的最大载荷经典强度理论第一强度理论(最大拉应力理第二强度理论(最大伸长线应变第三强度理论(最大剪切应力理论)材料在最大拉应力作用下理论)材料在最大伸长线应变论)材料在最大剪切应力达到发生断裂达到某一临界值时发生断裂某一临界值时发生屈服新的强度理论010203第四强度理论损伤容限强度理论高温强度理论基于形状改变比能而非最考虑材料内部损伤累积对考虑温度对材料强度的影大剪切应力来判断材料是强度的影响,适用于预测响,适用于高温环境下材否发生屈服疲劳寿命和延寿分析料的性能评估BIG DATAEMPOWERSTO CREATEA NEWERA03组合变形弯曲与拉伸组合变形总结词描述了当材料同时受到弯曲和拉伸作用时的应力状态和强度问题详细描述在弯曲与拉伸组合变形中,材料同时受到弯曲力和拉伸力的作用这种组合变形会导致材料内部产生剪切应力和正应力为了分析这种组合变形的强度问题,需要综合考虑弯曲和拉伸的应力状态,并考虑材料的抗剪切和抗拉伸能力弯曲与压缩组合变形总结词探讨了当材料同时受到弯曲和压缩作用时的应力状态和强度问题详细描述在弯曲与压缩组合变形中,材料不仅受到弯曲力的作用,还受到垂直于弯曲面的压缩力作用这种组合变形会导致材料内部产生剪切应力和压应力为了分析这种组合变形的强度问题,需要考虑弯曲和压缩的应力状态,并考虑材料的抗剪切和抗压能力剪切与弯曲组合变形总结词讨论了当材料同时受到剪切和弯曲作用时的应力状态和强度问题详细描述在剪切与弯曲组合变形中,材料同时受到剪切力和弯曲力的作用这种组合变形会导致材料内部产生剪切应力和正应力为了分析这种组合变形的强度问题,需要考虑剪切和弯曲的应力状态,并考虑材料的抗剪切和抗弯曲能力BIG DATAEMPOWERSTO CREATEA NEWERA04实验应力分析实验应力分析概述实验应力分析是研究材料在受力状态实验应力分析在工程设计和安全性评下应力分布、大小和方向的一种方法估中具有重要意义通过实验应力分析,可以了解材料的应力应变行为、强度特性以及失效模式电阻应变测量技术电阻应变测量技术利用金属导体通过测量电阻的变化,可以推算电阻应变测量技术具有测量精度的电阻随机械变形而变化的特性出材料的应变,进一步计算出应高、稳定性好、适应性强等优点,来测量应变力广泛应用于实验应力分析中光弹性法光弹性法利用光的干涉和衍射原理来观察和测量材料内部的应力分布通过在材料上施加偏振光,可以观察到光弹性效应,即应力引起的光学变化光弹性法可以直观地显示出材料内部的应力分布和变化,对于研究复杂应力状态和多向应力问题具有独特优势BIG DATAEMPOWERSTO CREATEA NEWERA05材料失效与断裂力学基础脆性断裂与韧性断裂脆性断裂材料在无明显塑性变形情况下突然发生的断裂,断口呈脆性断裂特征,常发生在低温或加载速率较高的情况下韧性断裂材料在发生较大塑性变形后发生的断裂,断口呈韧性断裂特征,常发生在温度较高或加载速率较低的情况下裂纹扩展的机理与模型裂纹扩展的机理裂纹在应力作用下,从表面或内部缺陷开始,逐渐向内部扩展,最终导致材料的断裂裂纹扩展的模型描述裂纹扩展的模型主要有Irwin模型、Paris模型等,这些模型通过建立应力强度因子与裂纹扩展速率之间的关系来描述裂纹扩展行为断裂力学在工程中的应用结构完整性评估损伤容限设计寿命预测通过断裂力学分析,评估工程结利用断裂力学知识,进行损伤容基于断裂力学理论,预测材料或构中材料的完整性,预测结构在限设计,即允许结构中存在一定结构的疲劳寿命,为工程结构的各种工况下的安全性能程度的损伤,但仍能保持其正常维护和更换提供依据工作能力。