1、,第7章 强度失效分析与设计准则,7-1 单向应力状态下 材料的力学行为,单向应力状态下材料的力学行为, 弹性行为 屈服行为 断裂行为 硬化与软化行为 拉延行为 卸载与重新加载行为, 三种拉伸应力-应变曲线, 单向压缩应力状态下材料的力学行为, 单向应力状态下材料的失效判据,第7章 强度失效分析与设计准则,单向应力状态下材料的力学行为, 三种拉伸应力应变曲线,脆性材料,第12章 失效分析与设计准则,单向应力状态下材料的力学行为,韧性金属材料,第7章 强度失效分析与设计准则, 三种拉伸应力应变曲线,单向应力状态下材料的力学行为,聚合物,第7章 强度失效分析与设计准则, 三种拉伸应力应变曲线,单向
2、应力状态下材料的力学行为, 屈服行为,0.2,条件屈服应力 塑性应变 等于0。2 时的应力值,第7章 强度失效分析与设计准则,单向应力状态下材料的力学行为, 屈服行为,0.2,条件屈服应力 塑性应变 等于0。2 时的应力值,第7章 强度失效分析与设计准则, 硬化与软化行为,单向应力状态下材料的力学行为,第7章 强度失效分析与设计准则, 硬化与软化行为,单向应力状态下材料的力学行为,第7章 强度失效分析与设计准则, 断裂行为,单向应力状态下材料的力学行为,第7章 强度失效分析与设计准则,强度指标(失效应力),韧性材料,oS,脆性材料,ob,韧性指标,单向应力状态下材料的力学行为,脆性材料,韧性金
3、属材料,第7章 强度失效分析与设计准则,延伸率,单向应力状态下材料的力学行为, 卸载与重新加载行为,第7章 强度失效分析与设计准则,单向应力状态下材料的力学行为, 卸载与再加载行为,第7章 强度失效分析与设计准则,单向应力状态下材料的力学行为, 单向压缩应力状态下材料的力学行为,第7章 强度失效分析与设计准则,单向应力状态下材料的力学行为, 单向压缩应力状态下材料的力学行为,第7章 强度失效分析与设计准则,失效的概念与分类,第7章 强度失效分析与设计准则,7-2 失效的概念与分类,材料的力学行为使构件丧式正常功能的现象 构件失效,失效分类,强度失效 刚度失效 屈曲失效 疲劳失效 蠕变失效 松弛
4、失效, 单向应力状态下材料的失效判据,单向应力状态下材料的力学行为,韧性材料,脆性材料,第7章 强度失效分析与设计准则,max= = b,max= = s,第7章 强度失效分析与设计准则,难 点 应力状态的多样性 试验的复杂性 不可能性与可能性,7-3 强度失效判据与设计准则,第7章 强度失效分析与设计准则,7-3 强度失效分析与设计准则, 对于相同的失效形式建立失效原因 假说的可能性；, 利用拉伸试验的结果建立复杂应力状态下的失效判据, 不可能性与可能性,第7章 强度失效分析与设计准则,常温静载下的失效,(1) 屈 服,(2) 断 裂,无裂纹体,含裂纹体, 强度失效(Failure by L
5、ost Strength)由于断裂(Rupture)或屈服(Yield)引起的失效,第7章 强度失效分析与设计准则,7-4屈服准则(Criteria of Yield), 最大切应力准则 (Trescas Criterion)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共同的极限值。,第7章 强度失效分析与设计准则, 最大切应力准则 (Trescas Criterion)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共同的极限值。,第7章 强度失效分析与设计准则,设计准则, 最大切应力准则,第7章 强度失效分析与设计准则,第7章 强
6、度失效分析与设计准则, 屈服准则(Criteria of Yield),形状改变比能准则(Misess Criterion) 无论材料处于什么应力状态,只要发生屈服,都是由于微元的形状改变比能达到一个共同的极限值。,第7章 强度失效分析与设计准则, 屈服准则(Criteria of Yield),形状改变比能准则(Misess Criterion) 无论材料处于什么应力状态,只要发生屈服,都是由于微元的形状改变比能达到一个共同的极限值。,第7章 强度失效分析与设计准则,形状改变比能准则,第7章 强度失效分析与设计准则,形状改变比能准则,失效判据,设计准则,第7章 强度失效分析与设计准则,平面应
7、力状态下畸变能准则的几何表示,第7章 强度失效分析与设计准则, 断裂准则(Criteria of Fracture), 无裂纹体的断裂准则最大拉应力准则 (Maximum Tensile-Stress Criterion),无论材料处于什么应力状态, 只要产生脆性断裂, 都是由于微元最大拉力达到了 一个共同的极限值。,第7章 强度失效分析与设计准则, 无裂纹体的断裂准则最大拉应力准则,第7章 强度失效分析与设计准则, 无裂纹体的断裂准则最大拉应力准则,失效判据,设计准则,第7章 强度失效分析与设计准则, 带裂纹体的断裂准则线性断裂力学准则, 裂纹尖端的应力集中, 韧性材料脆性断裂,第7章 强度
8、失效分析与设计准则,应力集中,应力集中因数 K=max/ avg,第7章 强度失效分析与设计准则,应力集中因数 K,第7章 强度失效分析与设计准则, 裂纹尖端的应力集中,名义应力,，,Singularity,第7章 强度失效分析与设计准则, 线性断裂力学判据KI=KICKI应力强度因子KIC断裂韧性(由实验确定), 经典准则不再适用应力集中区域内材料处于三向拉伸应力状态材料由韧性向脆性转变,第7章 强度失效分析与设计准则, 莫尔准则(Mohr Criterion),请同学们自学材料力学教程7-6,第7章 强度失效分析与设计准则,将设计准则中直接与许用应力比较的量, 称之为计算应力ri 或应力强
9、度 Si,(最大拉应力准则),(最大切应力准则),(形状改变比能准则), 关于计算应力与应力强度,第7章 强度失效分析与设计准则, 应用举例,例 题 一,已知 ： 铸铁构件上危险点的应力状态。铸铁拉伸许用应力 =30MPa。 试校核该点的强度。,第7章 强度失效分析与设计准则, 应用举例,例 题 一,解：首先根据材料 和应力状态确定失效形式，选择设计准则。,脆性断裂，最大拉应力 准则,max= 1 ,其次确定主应力,第7章 强度失效分析与设计准则,例 题 一,第7章 强度失效分析与设计准则,例 题 一,129.28MPa, 23.72MPa, 30,max= 1 = 30MPa结论：强度是安全
10、的。,第7章 强度失效分析与设计准则, 应用举例,例 题 二,已知： 和试写出最大切应力准则和形状改变比能准则的表达式。,第7章 强度失效分析与设计准则,例 题 二,解：首先确定主应力,20,第7章 强度失效分析与设计准则,例 题 二,对于最大切应力准则,r3=1-3=,对于形状改变比能准则,r4=,例题7-5,已知：s=250Mpa 求：安全系数,解：1。求主应力,2。 最大切应力准则的安全系数,3。畸变能准则的安全系数,第7章 强度失效分析与设计准则,关于失效的几点结论关于设计准则的应用失效分析的重要性安全因数的选择,7-8 结论和讨论,第7章 强度失效分析与设计准则, 关于失效的几点结论
11、,首先 ,要区分一点失效与构件失效,一点失效即构件失效,第7章 强度失效分析与设计准则, 关于失效的几点结论,首先 , 要区分材料失效与构件失效,第7章 强度失效分析与设计准则,一点失效并不 意味构件失效,第7章 强度失效分析与设计准则,第二 要区分构件失效和结构失效,第7章 强度失效分析与设计准则,韧性材料,脆性材料,脆性断裂,塑性变形,第三要注意强度失效不仅与应力大小有关，而且与应力状态有关 。,第7章 强度失效分析与设计准则, 关于设计准则的应用,要注意不同设计准则的适用范围 对于大多数韧性材料在一般应力状 态下发生塑性屈服； 对于大多数脆性材料在一般应力状 态下发生脆性断裂； 要注意例外。,第7章 强度失效分析与设计准则, 关于设计准则的应用,要注意强度设计的全过程要确定构件危险状态、危险截面、 危险点，危险点的应力状态。,第7章 强度失效分析与设计准则,关于失效准则的应用,那一种应力状态下最先发生失效？,7-8-5 安全因数的选择,材料性能的差异 加载次数 荷载估计准确性 可能失效形式 分析方法准确性 结构工作环境损伤,本章作业,第一次 7-6（3），7-7（2），7-9（3）,第二次 7-12，7-13，7-16,谢谢大家,
