第四材料强度理论论适应什么材料的强度计算

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Griffith强度理论
Griffith强度理论
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第四强度理论的介绍
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材料力学中第三第四强度理论各自有两个公式,请问有什么区别啊:第七章和第八章中的,,知道的告诉一下,
第三强度理论
用于计算象低碳钢这一类的塑性材料(在单向拉伸试验时材料就是沿斜截面发生滑移而出现明显的屈服现象的)的强度校核
第四强度理论
用于这种情况下的强度校核:物体在外力作用下会发生变形,这里所说的变形,既包括有体积改变也包括有形状改变。当物体因外力作用而产生弹性变形时,外力在相应的位移上就作了功,同时在物体内部也就积蓄了能量。例如钟表的发条(弹性体)被用力拧紧(发生变形),此外力所作的功就转变为发条所积蓄的能。在放松过程中,发条靠它所积蓄的能使齿轮系统和指针持续转动,这时发条又对外作了功。
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强度理论在ANSYS中的使用与查看
在分析中面对不同的结果,我们怎么办?我的观点是分析后查看应力,目的就是在于确定该结构的承载能力是否足够。而模型分一维、二维和三维,材料有弹性、脆性、韧性等,衡量材料特性的指标有多种,不同材料指标不同。所以,这属于材料力学问题。
首先,回顾一下材料力学中的四种强度理论:
1、第一强度理论:最大拉应力强度理论
该理论认为,材料破坏的主要因素是最大拉应力,无论何种状态,只要最大拉应力σ1达到材料的单向拉伸断裂时的最大拉应力σb,则材料断裂。
其中,某点的最大拉应力数值,就是ANSYS计算结果中该点的第一主应力数值。
试验证明,该理论与铸铁等脆性材料在简单拉伸和扭转时的破坏现象相符,它们都是在最大拉应力的界面上被拉断的。但该理论没有考虑其他两个主应力对破坏的影响,而且当材料处于压应力的状态下也无法使用。
2、第二强度理论:最大拉应变理论
该理论认为,引起材料破坏的主要因素,是最大拉应变。无论何种状态,只要最大拉应变ε1达到材料拉伸断裂时的最大应变值ε0,则材料断裂。同时假定极限拉应变仍可以按照虎克定律进行计算,即
。此时,形式上将主应力的某一综合值与材料单向拉伸轴向拉压许用应力比较,这个综合值就是等效应力——equivalent stress(注意,此处的等效应力并不是ANSYS计算结果中的von Mises equivalent
stress)。相关公式:
这一理论还能较好地解释石块或混凝土等脆性材料受轴向压缩时,沿纵向界面发生的断裂破坏。铸铁在拉-压的二向应力状态下的试验结果也与该理论的计算结果相近。但是按照此理论,铸铁在二向拉伸应力状态下将比单向拉伸时更安全,这与试验结果不符。
3、第三强度理论:最大切应力理论
该理论认为,引起材料屈服的主要因素是最大切应力,不论何种状态,只要最大切应力τmax达到材料单向拉伸屈服时的最大切应力τs,则认为材料屈服。相关公式:
此条件又常称为屈雷斯加(Tresca)屈服条件。
该理论可以较满意地解释塑性材料产生屈服流动的现象,如低碳钢在简单拉伸时,与轴线成45°的截面上由于最大剪应力产生的滑移现象。由于该理论形式简单,与试验结果较为接近,因此在工程中得到广泛应用。但这一理论未考虑中间主应力σ2对强度的影响。
4、第四强度理论:畸变能理论
该理论认为,弹性体在外力作用下产生变形,荷载做功、弹性体变形储能,称之为应变能(分为畸变能和体积的改变能)。引起材料屈服的主要因素是畸变能密度,无论何种状态,只要畸变能密度达到材料单向拉伸屈服时的畸变能密度,材料就屈服。相关公式为:
该理论与第三强度理论相比,较全面地考虑了各个主应力对强度的影响。在二向应力状态下,试验表明它比第三强度理论更接近实际情况。
在工程设计中,原则上,对脆性断裂,一般采用第一、第二强度理论;对屈服(或剪短)破坏,则应采用第三和第四强度理论。
下面,就给出ANSYS后处理中应力查看方法
1、平面结构,查看某方向应力;
2、脆性材料,如混凝土、岩石、铸铁等,根据第一、第二强度理论,查看项目为第一主应力或等效应力;
3、塑形材料,根据第三、第四强度理论,查看项目为应力强度(stress intensity)或Von Misses应力;
总的来说,宗旨就是把各项分布的应力,换算成单向应力,与规范规定的容许应力进行比较。
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