强度理论 4个涉及破坏的强度理论

（二）最大伸长线应变（第二强度）理论：认为构件的断裂是由 最大拉应变引起的。当最大伸长线应变达到单向拉伸试验下的 极限应变时，构件就断了。
1 b ; ( 1 0)
1
1 1 2 3 b E E
1、破坏判据： 1 2 3 b 2、强度准则： 1 2 3
• (3) 伸长率：图2－１中当曲线到达Ｄ 点后，试件薄弱处急剧缩小，塑性变形 迅速增加，产生“颈缩现象”而断裂。 量出拉断后标距部分的长度Ll，标距的 伸长值与原始标距L0的百分率称为伸长 率。即： • （L1-LO） • δ=—————×100% • L0
持久强度和蠕变强度
拉伸试验
拉伸试验机


1、破坏判据： 2、强度准则
1 1 2 2 2 3 2 3 1 2 s 2
1 1 2 2 2 3 2 3 1 2 2




3、适用范围：适用于破坏形式为屈服的构件。
液压式万能电子材料试验机
* 拉伸试样：
d0 L0 长试样：L0=10d0 ASME：L0=4d0
短试样：L0=5d0
F
塑性变形:外力 去除后不能消失 力—伸长曲线 的变形
塑 性 变 形 屈服
缩颈
b k
断裂
s Fs Fb
弹 性 变 形
O
e
L
弹性( elasticity ):金属材料受外力作 用时产生变形,当外力去掉后能恢复 到原来形状及尺寸的性能。
2
F0.2
s
o
0.2%l0
l
规定残余伸长应力：
r0.2 =Fr0.2/S 0
(3)抗拉强度( tensile strength ): 试样在断裂前所能承受的最大应力。
Fb
σb =
S0
试样断裂前的最大载荷(N) ( M pa ) 2 试样原始横截面积( mm )
主要指标： 强度
力 学 性 能
塑性
强度理论的选用原则：依破坏形式而定。 1、脆性材料：一般使用第一或第二强度理论； 2、塑性材料：一般使用第三或第四理论。 3、特殊：三向受拉应力状态，用第一强度理论； 三向受压应力状态，用第三或第四强度理论； 4、简单变形时：一律用与其对应的强度准则。如扭转，都用：
max
5、破坏形式还与温度、变形速度等有关！
L 1– L 0 δ = L0
δ < 2 ~ 5% 属脆性材科 δ ≈ 5 ~ 10% 属韧性材料 δ > 10% 属塑性材料
× 100%
长试样：δ10 短试样：δ5
简写为
δ
• 同一种材料的δ5 >δ10
3、适用范围：适用于破坏形式为屈服的构件。
（四）形状改变比能（第四强度）理论：认为构件的屈服是由
形状改变比能引起的。当形状改变比能达到单向拉伸试验屈服 时形状改变比能时，构件就破坏了。
ux max uxs
1 Βιβλιοθήκη Baidu1 2 2 2 3 2 3 1 2 ux 6E
b k
断裂
s Fs Fb
弹 性 变 形
O
e
L
强度(strength): 材料在力的作用下抵抗 变形和破坏的能力。 (1)种类: 抗拉强度、 抗压强度、 抗弯强 度 、 抗剪强度 、 抗扭强度等。 (2)屈服强度( yield strength): 屈服点 S
Fs σs = —— S0
试样屈服时的载荷( N ) ( M pa ) 试样原始横截面积( mm )
弹性变形( elastic deformation ): 随载荷撤除而消失的变形。 弹性极限( elastic limit ): Fe 弹性极限载荷( N ) σe = ( M pa ) 2 S0 试样原始横截面积( mm )
拉 伸 试 样 的 颈 缩 现 象
力—伸长曲线
F
塑 性 变 形 屈服
缩颈
3、适用范围：适用于破坏形式为脆断的构件。
（三）最大剪应力（第三强度）理论：认为构件的屈服是由最 大剪应力引起的。当最大剪应力达到单向拉伸试验的极限剪应 力时，构件就破坏了。
max s
max
1 3
2

s
2
s
1、破坏判据： 1 3 s
1 3 2、强度准则：
硬度
韧性 断裂韧度 疲劳
塑性(plasticity):是指材料在载荷作用下 产生塑性变形而不被破坏的能力。 (1)断面收缩率(percentage reduction in area): 是指试样拉断处横截面积S 1 的收缩量与原始横截面积S0之比。
S0 - S 1 ψ= S0 × 100%
(2)断后伸长率(延伸率) specific elongation: 是指试样拉断后的标距伸长量L 1与 原始标距L 0之比。
强度理论
4个涉及破坏的强度理论
（一）最大拉应力（第一强度）理论：认为构件的断裂是由最 大拉应力引起的。当最大拉应力达到单向拉伸时的强度极限时 ，构件就断了。
1、破坏判据： 1 b ; ( 1 0)
2、强度准则： 1 ; ( 1 0)
3、适用范围：适用于破坏形式为脆断的构件。
• （２）抗拉强度：从图2－１中ＣＤ曲线逐 步上升可以看出：试件在屈服阶段以后， 其抵抗塑性变形的能力又重新提高，称为 强化阶段。对应于最高点Ｄ的应力称为抗 拉强度，用σb表示。 • 设计中抗拉强度虽然不能利用，但屈 强比σs／σb有一定意义。屈强比愈小，反 映钢材受力超过屈服点工作时的可靠性愈 大，因而结构的安全性愈高。但屈强比太 小，则反映钢材不能有效地被利用。
三、材料的力学性能和试验
材料的力学性能 （机械性能）
ASME SA370-2001
• • • • 钢制品力学性能试验的标准试验方法和定义 （与ASTM标准A370-96完全等同） 1. 材料的强度 取样方向
各种类型锻件的取样部位
抗拉强度
拉伸试验ASTM E8
• （１）屈服点：当试件拉力在 ＯＢ 范围内时，如卸去拉力，试件能恢 复原状，应力与应变的比值为常数， 因此，该阶段被称为弹性阶段。当 对试件的拉伸进入塑性变形的屈服 阶段ＢＣ时，称屈服下限Ｃ下所对应 的应力为屈服强度或屈服点，记做 σs。设计时一般以σs作为强度取值 的依据。对屈服现象不明显的钢材， 规定以0.2％残余变形时的应力σ0.2 作为屈服强度。