強度失效材料力學(xué)課件

單向應(yīng)力狀態(tài)下材料的力學(xué)行為

彈性行為

屈服行為

斷裂行為

硬化與軟化行為

拉延行為

卸載與重新加載行為

三種拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線

單向壓縮應(yīng)力狀態(tài)下材料的力學(xué)行為

單向應(yīng)力狀態(tài)下材料的失效判據(jù)第7章強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則單向應(yīng)力狀態(tài)下彈性行為三種拉伸應(yīng)力-應(yīng)變曲線1單向應(yīng)力狀態(tài)下材料的力學(xué)行為

三種拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線脆性材料第12章

失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則單向應(yīng)力狀態(tài)下三種拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線脆性材料第12章失2單向應(yīng)力狀態(tài)下材料的力學(xué)行為韌性金屬材料第7章強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則

三種拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線單向應(yīng)力狀態(tài)下韌性金屬材料第7章強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則3單向應(yīng)力狀態(tài)下材料的力學(xué)行為聚合物第7章強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則

三種拉伸應(yīng)力應(yīng)變曲線單向應(yīng)力狀態(tài)下聚合物第7章強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則三種4單向應(yīng)力狀態(tài)下材料的力學(xué)行為

屈服行為

0.2條件屈服應(yīng)力—塑性應(yīng)變等于0。2％時的應(yīng)力值第7章強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則單向應(yīng)力狀態(tài)下屈服行為0.2條件屈服應(yīng)力第7章強度5單向應(yīng)力狀態(tài)下材料的力學(xué)行為

屈服行為

0.2條件屈服應(yīng)力—塑性應(yīng)變等于0。2％時的應(yīng)力值第7章強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則單向應(yīng)力狀態(tài)下屈服行為0.2條件屈服應(yīng)力第7章強度6

硬化與軟化行為單向應(yīng)力狀態(tài)下材料的力學(xué)行為第7章強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則硬化與軟化行為單向應(yīng)力狀態(tài)下第7章強度失效分析與設(shè)計7

硬化與軟化行為單向應(yīng)力狀態(tài)下材料的力學(xué)行為第7章強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則硬化與軟化行為單向應(yīng)力狀態(tài)下第7章強度失效分析與設(shè)計8

斷裂行為單向應(yīng)力狀態(tài)下材料的力學(xué)行為第7章強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則斷裂行為單向應(yīng)力狀態(tài)下第7章強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則9強度指標(biāo)(失效應(yīng)力)

韌性材料σo＝σS脆性材料σo＝σb韌性指標(biāo)單向應(yīng)力狀態(tài)下材料的力學(xué)行為脆性材料韌性金屬材料第7章強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則－延伸率強度指標(biāo)(失效應(yīng)力)韌性材料σo＝σS脆性材料σo＝σb10單向應(yīng)力狀態(tài)下材料的力學(xué)行為

卸載與重新加載行為卸載第7章強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則單向應(yīng)力狀態(tài)下卸載與重新加載行為卸載第7章強度失效分11單向應(yīng)力狀態(tài)下材料的力學(xué)行為

卸載與再加載行為再加載第7章強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則單向應(yīng)力狀態(tài)下卸載與再加載行為再加載第7章強度失效分12單向應(yīng)力狀態(tài)下材料的力學(xué)行為

單向壓縮應(yīng)力狀態(tài)下材料的力學(xué)行為

第7章強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則單向應(yīng)力狀態(tài)下單向壓縮應(yīng)力狀態(tài)下第7章強度失效分析與13單向應(yīng)力狀態(tài)下材料的力學(xué)行為

單向壓縮應(yīng)力狀態(tài)下材料的力學(xué)行為

第7章強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則單向應(yīng)力狀態(tài)下單向壓縮應(yīng)力狀態(tài)下第7章強度失效分析與14失效的概念與分類第7章強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則7-2

失效的概念與分類材料的力學(xué)行為使構(gòu)件喪式正常功能的現(xiàn)象——構(gòu)件失效失效分類強度失效剛度失效屈曲失效疲勞失效蠕變失效松弛失效失效的概念與分類第7章強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則7-215

單向應(yīng)力狀態(tài)下材料的失效判據(jù)單向應(yīng)力狀態(tài)下材料的力學(xué)行為韌性材料脆性材料第7章強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則

max=

=b

max=

=s單向應(yīng)力狀態(tài)下單向應(yīng)力狀態(tài)下韌性材料脆性材料第7章16第7章強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則難點

應(yīng)力狀態(tài)的多樣性

試驗的復(fù)雜性

不可能性與可能性7-3強度失效判據(jù)與設(shè)計準(zhǔn)則第7章強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則難點7-3強度17第7章強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則7-3強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則

對于相同的失效形式建立失效原因假說的可能性；

利用拉伸試驗的結(jié)果建立復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下的失效判據(jù)

不可能性與可能性第7章強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則7-3強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)18第7章強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則常溫靜載下的失效(1)屈服(2)斷裂無裂紋體含裂紋體

強度失效(FailurebyLostStrength)—由于斷裂(Rupture)或屈服(Yield)引起的失效第7章強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則常溫靜載下的失效(1)屈19第7章強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則7-4屈服準(zhǔn)則(CriteriaofYield)

最大切應(yīng)力準(zhǔn)則

(Tresca’sCriterion)

無論材料處于什么應(yīng)力狀態(tài),只要發(fā)生屈服,都是由于微元內(nèi)的最大切應(yīng)力達(dá)到了某一共同的極限值。第7章強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則7-4屈服準(zhǔn)則(Criter20第7章強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則

最大切應(yīng)力準(zhǔn)則

(Tresca’sCriterion)

無論材料處于什么應(yīng)力狀態(tài),只要發(fā)生屈服,都是由于微元內(nèi)的最大切應(yīng)力達(dá)到了某一共同的極限值。

1

2

3=s第7章強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則最大切應(yīng)力準(zhǔn)則(Tre21第7章強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則

1

2

3=s失效判據(jù)設(shè)計準(zhǔn)則

最大切應(yīng)力準(zhǔn)則第7章強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則123=s失效判22第7章強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則失效判據(jù)第7章強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則失效判據(jù)23第7章強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則

屈服準(zhǔn)則(CriteriaofYield)

形狀改變比能準(zhǔn)則(Mises’sCriterion)

無論材料處于什么應(yīng)力狀態(tài),只要發(fā)生屈服,都是由于微元的形狀改變比能達(dá)到一個共同的極限值。第7章強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則屈服準(zhǔn)則(Criter24第7章強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則

屈服準(zhǔn)則(CriteriaofYield)

形狀改變比能準(zhǔn)則(Mises’sCriterion)

無論材料處于什么應(yīng)力狀態(tài),只要發(fā)生屈服,都是由于微元的形狀改變比能達(dá)到一個共同的極限值。第7章強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則屈服準(zhǔn)則(Criter25第7章強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則形狀改變比能準(zhǔn)則

1

2

3=s第7章強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則形狀改變比能準(zhǔn)則12326第7章強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則

形狀改變比能準(zhǔn)則失效判據(jù)設(shè)計準(zhǔn)則第7章強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則形狀改變比能準(zhǔn)則失效判據(jù)設(shè)27第7章強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則平面應(yīng)力狀態(tài)下畸變能準(zhǔn)則的幾何表示第7章強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則平面應(yīng)力狀態(tài)下畸變能準(zhǔn)則的幾28第7章強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則

斷裂準(zhǔn)則(CriteriaofFracture)

無裂紋體的斷裂準(zhǔn)則—最大拉應(yīng)力準(zhǔn)則(MaximumTensile-StressCriterion)無論材料處于什么應(yīng)力狀態(tài),只要產(chǎn)生脆性斷裂,都是由于微元最大拉力達(dá)到了一個共同的極限值。

第7章強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則斷裂準(zhǔn)則(Criteri29第7章強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則

1

2

3=b

無裂紋體的斷裂準(zhǔn)則—最大拉應(yīng)力準(zhǔn)則第7章強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則123=b30第7章強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則

無裂紋體的斷裂準(zhǔn)則—最大拉應(yīng)力準(zhǔn)則失效判據(jù)設(shè)計準(zhǔn)則第7章強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則無裂紋體的斷裂準(zhǔn)則—最31第7章強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則

帶裂紋體的斷裂準(zhǔn)則—

線性斷裂力學(xué)準(zhǔn)則

裂紋尖端的應(yīng)力集中

韌性材料脆性斷裂第7章強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則帶裂紋體的斷裂準(zhǔn)則—32第7章強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則

應(yīng)力集中應(yīng)力集中因數(shù)

K=

max/

avg第7章強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則應(yīng)力集中應(yīng)力集中因數(shù)33第7章強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則應(yīng)力集中因數(shù)

K第7章強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則應(yīng)力集中因數(shù)K34第7章強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則

裂紋尖端的應(yīng)力集中2arxyσσσ—名義應(yīng)力，Singularity第7章強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則裂紋尖端的應(yīng)力集中235第7章強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則

線性斷裂力學(xué)判據(jù)

KI=KICKI—應(yīng)力強度因子

KIC—斷裂韌性(由實驗確定)

經(jīng)典準(zhǔn)則不再適用

應(yīng)力集中區(qū)域內(nèi)材料處于三向拉伸應(yīng)力狀態(tài)材料由韌性向脆性轉(zhuǎn)變第7章強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則線性斷裂力學(xué)判據(jù)36第7章強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則

莫爾準(zhǔn)則(MohrCriterion)請同學(xué)們自學(xué)材料力學(xué)教程§7-6第7章強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則莫爾準(zhǔn)則(MohrC37第7章強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則將設(shè)計準(zhǔn)則中直接與許用應(yīng)力[σ]比較的量,稱之為計算應(yīng)力σri或應(yīng)力強度Si(最大拉應(yīng)力準(zhǔn)則)(最大切應(yīng)力準(zhǔn)則)(形狀改變比能準(zhǔn)則)

關(guān)于計算應(yīng)力與應(yīng)力強度第7章強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則將設(shè)計準(zhǔn)則中直接與許用應(yīng)力[38第7章強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則

應(yīng)用舉例例題一已知：鑄鐵構(gòu)件上危險點的應(yīng)力狀態(tài)。鑄鐵拉伸許用應(yīng)力[

]

=30MPa。試校核該點的強度。第7章強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則應(yīng)用舉例例題一已知39第7章強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則

應(yīng)用舉例例題一

解：首先根據(jù)材料和應(yīng)力狀態(tài)確定失效形式，選擇設(shè)計準(zhǔn)則。脆性斷裂，最大拉應(yīng)力準(zhǔn)則

max=

1

[

]

其次確定主應(yīng)力第7章強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則應(yīng)用舉例例題一40第7章強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則例題一第7章強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則例題一41第7章強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則例題一

1＝29.28MPa,

2＝3.72MPa,

3＝0

max=

1<[

]

=

30MPa結(jié)論：強度是安全的。第7章強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則例題一1＝29.28M42第7章強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則

應(yīng)用舉例例題二已知：

和

試寫出最大切應(yīng)力準(zhǔn)則和形狀改變比能準(zhǔn)則的表達(dá)式。第7章強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則應(yīng)用舉例例題二已知43第7章強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則例題二解：首先確定主應(yīng)力

3＝

221

2＋4

2－

2＋21

2＋4

2

1＝

2＝0第7章強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則例題二解：首先確定主應(yīng)力44第7章強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則例題二對于最大切應(yīng)力準(zhǔn)則

r3=

1-3=對于形狀改變比能準(zhǔn)則

r4=

2＋4

2=

2＋3

2第7章強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則例題二對于最大切應(yīng)力準(zhǔn)則45例題7-5已知：σs=250Mpa求：安全系數(shù)解：1。求主應(yīng)力2。最大切應(yīng)力準(zhǔn)則的安全系數(shù)3?；兡軠?zhǔn)則的安全系數(shù)例題7-5已知：σs=250Mpa解：1。求主應(yīng)力2。最大46強度失效材料力學(xué)課件47第7章強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則關(guān)于失效的幾點結(jié)論關(guān)于設(shè)計準(zhǔn)則的應(yīng)用失效分析的重要性

安全因數(shù)的選擇7-8結(jié)論和討論第7章強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則關(guān)于失效的幾點結(jié)論7-848第7章強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則

關(guān)于失效的幾點結(jié)論首先,要區(qū)分一點失效與構(gòu)件失效一點失效即構(gòu)件失效第7章強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則關(guān)于失效的幾點結(jié)論首先49第7章強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則

關(guān)于失效的幾點結(jié)論首先,要區(qū)分材料失效與構(gòu)件失效第7章強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則關(guān)于失效的幾點結(jié)論首先50第7章強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則一點失效并不意味構(gòu)件失效第7章強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則一點失效并不51第7章強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則第二要區(qū)分構(gòu)件失效和結(jié)構(gòu)失效第7章強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則第二要區(qū)分構(gòu)件失效和結(jié)構(gòu)失52第7章強度失效分析與設(shè)計準(zhǔn)則

韌性材料脆性材料脆性斷裂塑性變形第三要注意強度失效不僅與應(yīng)力大小有關(guān)，而且與應(yīng)力狀