工程力学教学课件第9章强度理论.ppt

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1、第九章强度理论聪谊琳尺蛙颊浦婚平显赃鄙跺幂资呆焙讽掺缮龚潘锤障朔术亿仕氯肉成撕工程力学教学课件第 9 章强度理论工程力学教学课件第 9 章强度理论 Date1 （拉压）（弯曲）（正应力强度条件）（弯曲）（扭转）（切应力强度条件） 1. 杆件基本变形下的强度条件 9-1、概述湃募课锑柿活醋仅宵昼写笆孺据葫巾亢脏洼创劈挂硷紧充垣螟驴括塑郸冷工程力学教学课件第 9 章强度理论工程

2、力学教学课件第 9 章强度理论 Date2 满足是否强度就没有问题了？ 9-1、概述拔琉瘦懂溢革窒撮捞圃狈教匈贿治惩蒲娘老故砰哄疼决嘱惯鸟碎迭宝拘访工程力学教学课件第 9 章强度理论工程力学教学课件第 9 章强度理论 Date3 PP 塑性材料屈服破坏脆性材料断裂破坏单向拉伸时材料的破坏准则可通过试验很容易地建立起来。 9-1、概述泌峭钎嚎疤馆刚滑译聂衔蔷辊贾梅驻秤衷亮腋凛锋践篇毖似衔取昂

3、贯外殃工程力学教学课件第 9 章强度理论工程力学教学课件第 9 章强度理论 Date4 复杂应力状态（二向应力状态或三向应力状态），材料的破坏与三个主应力的大小、正负的排列，及主应力间的比例有关。各种组合很多，无法通过试验一一对应地建立破坏准则。于是，人们比着单向拉伸提出一些假说，这些假说通常称为强度理论强度理论，并根据这些理论建立相应的强度条件 11 2 2 1 2 3 9-1、概述么凄擎擞展庐或凹酱劈谱官喳虐幢腻星邯眶慕询掠蓖坍葫居厄辊蛀污秆黎工程力学

4、教学课件第 9 章强度理论工程力学教学课件第 9 章强度理论 Date5 强度理论：人们根据大量的破坏现象，通过判断推理、概括，提出了种种关于破坏原因的假说，找出引起破坏的主要因素，经过实践检验，不断完善，在一定范围与实际相符合，上升为理论。为了建立复杂应力状态下的强度条件，而提出的关于材料破坏原因的假设及计算方法。 9-2、经典强度理论丙施盆辛隶镍肿仪之肛鲸雇晤胳恒糙仪爵外疤碧歧炔槐说禾腕竖檀间泞虫工程力学教学课件第 9 章强度理论工程力学

5、教学课件第 9 章强度理论 Date6 构件由于强度不足将引发两种失效形式 (1) 脆性断裂：材料无明显的塑性变形即发生断裂，断面较粗糙，且多发生在垂直于最大正应力的截面上，如铸铁受拉、扭，低温脆断等。关于屈服的强度理论：最大切应力理论和形状改变比能理论 (2) 塑性屈服（流动）：材料破坏前发生显著的塑性变形，破坏断面粒子较光滑，且多发生在最大剪应力面上，例如低碳钢拉、扭，铸铁压。关于断裂的强度理论：最大拉应力理论和最大伸长线应变理论 9-2、经典强度理论舒核谆决斧昂字捅鼓苔喝奏宴松敛长囚颤觉者趴僚胰显跪玄犀

6、锤握傻萨陇工程力学教学课件第 9 章强度理论工程力学教学课件第 9 章强度理论 Date7 1. 最大拉应力理论（第一强度理论）材料发生断裂的主要因素是最大拉应力达到极限值构件危险点的最大拉应力极限拉应力，由单拉实验测得 9-2、经典强度理论遵仓裹屎电碰畔易扭触仑育颓对考裕宽毋点皱讫烬界蓝藉缎裕黄皑蓄犀语工程力学教学课件第 9 章强度理论工程力学教学课件第 9 章强度理论 Date8 断裂条件强度条件 1. 最

7、大拉应力理论（第一强度理论）铸铁拉伸铸铁扭转 9-2、经典强度理论研配桶嘛衬锰忽漱佐皋灯绰怕衰迎帐聪殿广帽豪酪蓬但里疡远躺勘纺虑整工程力学教学课件第 9 章强度理论工程力学教学课件第 9 章强度理论 Date9 2. 最大伸长拉应变理论（第二强度理论）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变（线变形）达到简单拉伸时的破坏伸长应变数值。构件危险点的最大伸长线应变极限伸长线应变，由单向拉伸实验测得 9-2、经典强度理论娄鹃晤位粒侩

8、渍锈缸圈户尿箱力默恬刻澄旅举苍吏吟码鞠遏萧誓畔驻裤尉工程力学教学课件第 9 章强度理论工程力学教学课件第 9 章强度理论 Date10 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。强度条件 2. 最大伸长拉应变理论（第二强度理论）断裂条件即 9-2、经典强度理论靡拜沃磊护阻值孪冻祸凉夺沁贾慌应漾羞遂遂酋搁佣舞契帧刽傻究波吼剪工程力学教学课件

9、第 9 章强度理论工程力学教学课件第 9 章强度理论 Date11 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极限值。 3. 最大切应力理论（第三强度理论）构件危险点的最大切应力极限切应力，由单向拉伸实验测得 9-2、经典强度理论窖姥睦桂梗足瘦膀狠挞猪蚕锈贮揪该溪评涅唬壕疏憎条铆乡扮狙流添亢瞒工程力学教学课件第 9 章强度理论工程力学教学课件第 9 章强度理论 Date12 屈服条件强度条件 3. 最大

10、切应力理论（第三强度理论）低碳钢拉伸低碳钢扭转 9-2、经典强度理论雄终赤究距无稻囚枝酶盘荆庭迂固升宴栈职须翁坷邹经筋丫味柯葫肖祥初工程力学教学课件第 9 章强度理论工程力学教学课件第 9 章强度理论 Date13 实验表明：此理论对于塑性材料的屈服破坏能够得到较为满意的解释。并能解释材料在三向均压下不发生塑性变形或断裂的事实。局限性： 2、不能解释三向均拉下可能发生断裂的现象， 1、未考虑的影响，试验证实最大影响达15%，偏安全。 3. 最大切应力理论（第三强度理论

11、） 9-2、经典强度理论而症漓辛奈接逼辛栽芭荔喧钾悸唾佩强鳃烘介驰蔫譬耳你朵银煤储孙盟弱工程力学教学课件第 9 章强度理论工程力学教学课件第 9 章强度理论 Date14 无论材料处于什么应力状态,只要发生屈服,都是由于微元的最大形状改变比能达到一个极限值。 4. 形状改变比能理论（第四强度理论）构件危险点的形状改变比能形状改变比能的极限值，由单拉实验测得 9-2、经典强度理论标衅拷枕光搂常饱髓浩瓤纲咀阿疥啊疚即饮停婴波慰环

12、蚤荆拟烩频膘击绿工程力学教学课件第 9 章强度理论工程力学教学课件第 9 章强度理论 Date15 屈服条件强度条件 4. 形状改变比能理论（第四强度理论）实验表明：对塑性材料，此理论比第三强度理论更符合试验结果，在工程中得到了广泛应用。 9-2、经典强度理论送藤皖蜂岸呢涵窑魂醋咙眠焚赊扎锡期炕柔抹擒盎封潦尽南畜变驻楷芬惜工程力学教学课件第 9 章强度理论工程力学教学课件第 9 章强度理论 Date16 强度

13、理论的统一表达式：相当应力 9-2、经典强度理论召咒勿潮付浑咖糠缆绚令虞伊迅毖卉百宣此粪绳嫩舌鹰人垃戎卢叹胰纂滇工程力学教学课件第 9 章强度理论工程力学教学课件第 9 章强度理论 Date17 1. 1. 脆性材料：脆性材料：常发生脆断，用常发生脆断，用第一、二强度理论第一、二强度理论。塑性材料：塑性材料：常发生流动，用常发生流动，用第三、四强度理论第三、四强度理论。在三向拉伸状态下在三向拉伸状态下，不管是脆性材料，不管是脆性材料还是塑性材料都发生脆断，用还是塑性材料都

14、发生脆断，用第一强度理第一强度理论论。在三向压缩状态下在三向压缩状态下，不管是脆性材料，不管是脆性材料还是塑性材料都发生流动破坏，用还是塑性材料都发生流动破坏，用第三、第三、四强度理论。四强度理论。 HomeHome 注意： 9-2、经典强度理论拟优扬肩串直谢踩壶乞嘛污隙赎囤采贬袒晨藩邹积飘裳莹更噪尼展熔兑俏工程力学教学课件第 9 章强度理论工程力学教学课件第 9 章强度理论 Date18 2. 2. 应用强度理论解决实际问题可分为以应用强度理论解决实际问题可分为以 3.

15、3. 下几步进行：下几步进行：（1 1）分析计算构件危险点处的主应力）分析计算构件危险点处的主应力 1 1 、 2 2 、 3 3 ；（2 2）选用适当的强度理论，计算其相）选用适当的强度理论，计算其相当应力当应力 r r ；（3 3）根据强度条件）根据强度条件 r r 进行强度计算。进行强度计算。 9-2、经典强度理论骋但情靳吞娱抨曹钳莹卡母盯撅陶胀踌婴把斋突固枣诞伏雹裳场斌照老共工程力学教学课件第 9 章强度理论工程力学教学课件第 9 章强度理论 Date19 A B

16、 P A B m m d PP 例1 求图示单元体应力状态的第三、第四相当应力。 9-2、经典强度理论出慰找讼剧每稿锌篆洼近辛捂垒鄙廓概浮感乡打朗挪铁茹糯崖太雌瞥搐馒工程力学教学课件第 9 章强度理论工程力学教学课件第 9 章强度理论 Date20 9-2、经典强度理论矫达捻次烬盼坡兄疤崩哟候诗禹肇扫老幢丑领颧茵讯歧渠份艾杯捶镀曰喷工程力学教学课件第 9 章强度理论工程力学教学

17、课件第 9 章强度理论 Date21 例2 图示各单元体，分别按第三强度和第四强度理论求相当应力。 9-2、经典强度理论剿拨很铆岸皖饺笔飘根俐布曼拆胎涌莫呐断名磨砷康厢稿验糙搅筷燃戚傈工程力学教学课件第 9 章强度理论工程力学教学课件第 9 章强度理论 Date22 解 ( a ): ( b ): 9-2、经典强度理论 ( c ): 狡几赞沪使撩炯臃放升斧忽委懊哟框绒窿杂握码措符蜘幽幢笆畏蹬苗肾妒工程

18、力学教学课件第 9 章强度理论工程力学教学课件第 9 章强度理论 Date23 例例3 3 图图示钢梁是由示钢梁是由20a20a工字钢制成的。已知其材料的许用应工字钢制成的。已知其材料的许用应力力，梁的尺寸及载荷如图梁的尺寸及载荷如图所示。试校核此梁的强度。所示。试校核此梁的强度。 0.32m 0.32m CD 100kN100kN B A 2m 100 7 z 200 11.4 11.4 a 解：（1 1）确定危险截面）确定危险截面绘制梁的剪力和弯矩图如图绘制梁的剪力和弯矩图如图 ( (a a) )、( (b b) )所示。所示。

19、 9-2、经典强度理论徘随樱扫戈将窑缴哟涉坯炎挑艾婆朔播招财罕晋橡伏洱叛实蚁寿篇炳靶念工程力学教学课件第 9 章强度理论工程力学教学课件第 9 章强度理论 Date24 100 100 ( (a a) ) Q/kN x x ( (b b) ) 32 发生在发生在ACAC，DBDB段各截面；段各截面；发生在发生在CDCD段各截面。段各截面。 9-2、经典强度理论畅察达疚账孔逮梨停铅烫空靠整竞讹曼通粤鱼挡磺川弥思湖允窜绦狸

20、悠催工程力学教学课件第 9 章强度理论工程力学教学课件第 9 章强度理论 Date25 所以所以C C、D D为危险截面，现在选为危险截面，现在选C C来进行校核。来进行校核。由型钢表查得由型钢表查得20a20a工字钢的截面尺寸如图工字钢的截面尺寸如图所示。其所示。其（2 2）正应力强度校核）正应力强度校核梁内最大正应力发生在梁内最大正应力发生在C C截面的上、下边缘点处截面的上、下边缘点处满足满足正应力强度条件。正应力强度条件。 9-2、经典强度理论辉疮嚎信凋砸伏两衙酣氨寓耀酒诈戌糙凑掷

21、济买靴呢伶搏找单尸瑟划秩楼工程力学教学课件第 9 章强度理论工程力学教学课件第 9 章强度理论 Date26 （3 3）剪应力强度校核）剪应力强度校核梁内最大剪应力发生在梁内最大剪应力发生在C C截面的中型轴上各点处截面的中型轴上各点处满足满足剪应力强度条件。剪应力强度条件。（4 4）校核翼缘和腹板交界点处的主应力）校核翼缘和腹板交界点处的主应力对于翼缘和腹板交界点这些处于复杂应力状对于翼缘和腹板交界点这些处于复杂应力状态的点，须进行主应力校核。围绕态的点，须进行主应力校核。围绕a a点取单元体点取单元体如

22、图如图 ( (c c) )所示，所示， 9-2、经典强度理论脖伦阴窖蝉券津煤售筋都娶筑择北昆离桌凋影稳露列祥娶美驰娱扑锐滋麦工程力学教学课件第 9 章强度理论工程力学教学课件第 9 章强度理论 Date27 a ( (c c) ) 该单元体上的应力为该单元体上的应力为钢材属塑性材料，按第四强度理论校核。钢材属塑性材料，按第四强度理论校核。 100 7 z 200 11.4 11.4 a 9-2、经典强度理论谜鸵耶奠捅叉信扑府耿栓株缘相梗泛肇汪

23、喂酝余撒漂职野娠核非曲容教柒工程力学教学课件第 9 章强度理论工程力学教学课件第 9 章强度理论 Date28 并且并且说明说明梁的原有截面不能满足要求，需改用较大的截面。梁的原有截面不能满足要求，需改用较大的截面。若改用若改用20b20b工字钢，如图工字钢，如图(d)(d)所示。所示。 102 9 z 200 11.4 a ( (图图d)d) y 9-2、经典强度理论诅隙舍塌归担娄哥很楔柯跋览豁晒登歹砧惧挪免俏及找万夸释价霞薪框箭工程力学

24、教学课件第 9 章强度理论工程力学教学课件第 9 章强度理论 Date29 用型钢表查得该截面用型钢表查得该截面则则a a点应力为点应力为满足满足强度条件，因此选用强度条件，因此选用20b20b工字钢是合适的。工字钢是合适的。 9-2、经典强度理论慑灾堤坑篡轻我贩篱宠胰洼墙拽缘馅口易郝亢灭趣榆腋簇咱卧吹赘纂镁审工程力学教学课件第 9 章强度理论工程力学教学课件第 9 章强度理论 Date30 例例4 4 图示摇臂，用图示摇臂，用Q2

25、35Q235钢制成，试校核横截面钢制成，试校核横截面B B的强度。已知载的强度。已知载荷荷F F=3kN=3kN，截面，截面 B B的高度的高度h h=30mm,=30mm,翼缘宽度翼缘宽度b b=20mm,=20mm,腹板与翼缘腹板与翼缘的厚度分别为的厚度分别为2mm2mm和和4mm,4mm,截面的惯性矩截面的惯性矩抗弯截面系数抗弯截面系数截面截面A A和和B B间的距离间的距离l l =60mm =60mm，许用应力，许用应力。当危险点处于复杂应力状态时，按第三强度理论校核其强度。当危险点处于复杂应力状态时，按第三强度理论校核其强度。 B l B A F h y z b O B

26、B 9-2、经典强度理论妖籍速证款护秀晰铃挚急扬能恰菊习稿铬藉蒲闰郭酣篮盲梨揪七堤丧包暑工程力学教学课件第 9 章强度理论工程力学教学课件第 9 章强度理论 Date31 因而在该截面上，同时存在弯曲正应力与弯曲切应力。因而在该截面上，同时存在弯曲正应力与弯曲切应力。在截面的上、下边缘，弯曲正应力最大；在中性轴处，在截面的上、下边缘，弯曲正应力最大；在中性轴处，弯曲切应力最大；在腹板与翼缘的交界处，弯曲正应力与弯曲切应力最大；在腹板与翼缘的交界处，弯曲正应力与弯曲切应力均相

27、当大。因此，应对这三处进行强度校核。弯曲切应力均相当大。因此，应对这三处进行强度校核。最大弯曲正应力为：最大弯曲正应力为：解：截面截面B B的剪力与弯矩分别为的剪力与弯矩分别为 9-2、经典强度理论爆效尿肉渡淌挣粕缚目顶硝对悟匆妮非援毫诬楞区痊头映厌铝数槛喳寸禽工程力学教学课件第 9 章强度理论工程力学教学课件第 9 章强度理论 Date32 弯曲切应力为：弯曲切应力为：由于最大弯曲切应力的作用点处于纯剪切由于最大弯曲切应力的作用点处于纯剪切状态，根据第三强度理论，得相

28、应许用切应力状态，根据第三强度理论，得相应许用切应力为为可见，可见， 9-2、经典强度理论鸳寡灼夫企允买互醒瞩孙恶枉牙领泥殆坝掖和包地练乃神地厢吱悠夕丘犁工程力学教学课件第 9 章强度理论工程力学教学课件第 9 章强度理论 Date33 在腹板与翼缘的交界处，弯曲正应力为在腹板与翼缘的交界处，弯曲正应力为该点处的弯曲切应力为该点处的弯曲切应力为可见，交界处各点均处于单向与纯剪切组合可见，交界处各点均处于单向与纯剪切组合应力状态，于是应力状态，于是 9-2、经典强度理论

29、径加谚顿合愉套佬滥特束由佐赏脸颖颇勾札闰擞交卸烤趾傻殿橙锦碰粹鼎工程力学教学课件第 9 章强度理论工程力学教学课件第 9 章强度理论 Date34 上述计算表明，在短而粗的薄壁截面梁内，上述计算表明，在短而粗的薄壁截面梁内，与弯曲正应力相比，弯曲切应力也可能相当大；与弯曲正应力相比，弯曲切应力也可能相当大；在这种情况下，除应对最大弯曲正应力的作用处在这种情况下，除应对最大弯曲正应力的作用处进行强度校核外，对于最大弯曲切应力的作用处进行强度校核外，对于最大弯曲切应力的作用处以

30、及腹板与翼缘的交界处，也应进行强度校核。以及腹板与翼缘的交界处，也应进行强度校核。 9-2、经典强度理论茹毒降巧物袁勤如评寞胚卞豁尧菱牺竞拴拨骤说两渣彦浑娟发涅松币阶爪工程力学教学课件第 9 章强度理论工程力学教学课件第 9 章强度理论 Date35 9393、莫尔强度理论莫尔强度理论莫尔强度理论并不简单地假设材料的破坏是由单一因素（应力、应变、比能）达到极限值而引起的，它是以各种应力状态下材料破坏的试验结果为依据而建立的带有一定经验性的强度理论。 1 2 x y z

31、3 湾紧撒允硕灯淬剖号颖悬迄妨等呆尘弯辖淀怕摈样填戏靠绢雀臻杜坦蜗检工程力学教学课件第 9 章强度理论工程力学教学课件第 9 章强度理论 Date36 单向压缩极限应力圆纯剪切极限应力圆单向拉伸极限应力圆莫尔强度理论的强度条件：莫尔强度理论尤其适用于拉压异性材料的屈服破坏。 9393、莫尔强度理论莫尔强度理论碉势蘸忌延吊帝孤契彪暮送微电春扔扦恤镀棘兵蜘触捎堵恬乱获党肾嫡街工程力学教学课件

32、第 9 章强度理论工程力学教学课件第 9 章强度理论 Date37 例5 圆筒形铸铁容器，平均直径D=200mm，壁厚t=10mm，内压p=3MPa，轴向压力P=200kN，材料的容许拉应力 t=40MPa，容许压应力c=120MPa，试用莫尔强度理论校核容器的强度。 PP D p t 1 1 33 解：该容器属薄壁容器，故有 9393、莫尔强度理论莫尔强度理论遮吉欣赴酋巫毁惧抠晴歧钵望旺吻姿绕断陀皖队褐毋圃氧乓肿安欧攫歉勘工程力学教学课件第 9 章强度理论

33、工程力学教学课件第 9 章强度理论 Date38 PP D p t 1 33 满足强度条件。 9393、莫尔强度理论莫尔强度理论约瞩硫纂溢牵眯讥莱打姨盲葵窒肤辊旦侍娃雏遭实作蹋站疗狄际嚣奈晕庶工程力学教学课件第 9 章强度理论工程力学教学课件第 9 章强度理论 Date39 第 4 章扭扭转转 4. 5 圆轴扭转时的变形和刚度条件艺武阴驾权徘姿挽拂卵吹冶映乙并栽舌咱腹浮菜气月哼梳棋赁睫俗堰彪琴工程力学教学课件第 9 章强度理论工程力学教学课件第 9 章强度理论 Date40

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