一点应力状态概念及其表示方法(4)

2019-04-09 13:40

结论:在按约定排列的三个非零主应力 力圆中,可以找到三个相应的主剪应力

,,

,,

作出的两两相切的三个应,其中最大剪应力值为:

处在与

作用面成

的面上。

例8-1中: , 而非

例8-2中:

※3.任意斜截面上应力

已知主应力斜截面

,,,设斜截面法线 的方向余弦为 , , 。求任意

上应力。

设斜面面积,则三个侧面面积:

,,

三个方向余弦满足关系: (a)

由平衡条件,和有:

,, (b)

由总应力的三个分量可得总应力:

(c)

也可分解为法线方向的正应力有

(d)

和面上剪应力(图8-17c),则

由式(d),(c)得: (e)

,则有:

,在斜面法线上投影之代数和为

(f)

,注意到式(b),

由式(a),(e),(f)可解得:

(8-7)

讨论:

1)在以为横坐标, 为纵坐标的坐标平面内,以上三式分别表示三个应力

上的应力(

)。

圆,且交于一点,此点坐标即为斜截面

2)由于、、,在约定条件下,可由以上三式证明任意

斜截面上应力均落在图8-14c所示三个主应力圆包围的阴影线面积内。

3)当所有平行

,式(8-7)第一式即为图8-14c中 方向的斜截面中,与

,组成的应力圆方程,在

的斜面上具有主剪应力

,同理,当,和时,对应有 ,及 ,组成的

应力圆方程,分别可得主剪应力:

和,可见,。

建立强度理论的基本思想

1.不同材料在同一环境及加载条件下对“破坏”(或称为失效)具有不同的抵抗能力(抗力)。

例1 常温、静载条件下,低碳钢的拉伸破坏表现为塑性屈服失效,具有屈服极限

,铸铁破坏

表现为脆性断裂失效,具有抗拉强度

。图9-1a,b

2.同一材料在不同环境及加载条件下也表现出对失效的不同抗力。

例2 常温静载条件下,带有环形深切槽的圆柱形低碳钢试件受拉时,不再出现塑性变形,而沿切槽根部发生脆断,切槽导致的应力集中使根部附近出现两向和三向拉伸型应力状态。图(9-2a,b)

例3 常温静载条件下,圆柱形铸铁试件受压时,不再出现脆性断口,而出现塑性变形,此时材料处于压缩型应力状态。图(9-3a)

例4 常温静载条件下,圆柱形大理石试件在轴向压力和围压作用下发生明显的塑性变形,此时材料处

于三向压缩应力状态下。图9-3b

3.根据常温静力拉伸和压缩试验,已建立起单向应力状态下的弹性失效准则,考虑安全系数后,其强度条件为

,根

据薄壁圆筒扭转实验,可建立起纯剪应力状态下的弹性失效准则,考虑安全系数后,强度条件为

建立常温静载一般复杂应力状态下的弹性失效准则——强度理论的基本思想是:

1)确认引起材料失效存在共同的力学原因,提出关于这一共同力学原因的假设;


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