本轮强降雨呈现四大特点,四大强度理论( 二 )


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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