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如图13-14,为二向应力状态 ?1?2????M?1EE??2?1????M 或 ?2EE??????2?M?13?EE?E????x1?M2(?x???y)?E???(?y???x) ?y21?M??Ix?G? ??3.三向应力状态下的广义虎克定律 1???[?1??(?2??3)]?1E?1???[?2??(?3??1)] ?2E????1[???(???)]3321?E??E??[(1??)?1??(?2??3)]?1(1??)(1?2?)?E?[(1??)?2??(?3??1)] 或??2?(1??)(1?2?)?E??3?[(1??)?3??(?1??2)] ?(1??)(1?2?)?六、复杂应力状态下的弹性变形能和比能 1.功能原理:EV=W
2.单位体积的变形能称比能:
E1e?V???
V23.复杂应力状态下的比能: e=eV+ef
1?2?2体积改变比能eV?(?1??2??3)
6E1??222形状改变比能ef?[(?1??2)?(?2??3)?(?3??1)]
6E七、强度理论 1.强度理论的概念 2.强度理论的发展:
(1)断裂准则——第一、第二强度理论 (a)最大拉应力理论
即材料破坏的根本原因是最大应力超过极限 ?1??1?[?]
*(b)最大拉应变理论
即材料破坏的根本原因是最大拉应变超过材料极限
?1?1E?[?1??(?2??3)]?[?]2
即?2??1??(???3)(2)屈服准则——第三、第四强度理论 (a)最大切应力理论
即构件虑险点的最大切应力超过材料受剪极限
?3??1??3
(b)形状改变比能理论
即构件发生破坏的根本原因是材料形状比能超过材料极限。
1??222ef?[(?1??2)?(?2??3)?(?3??1)]
6E屈服准则
12[(?1??2)?(?2??3)?(?3??1)]??4?[?]
222**3.四个强度理论的适用范围
第一、第二强度理论适用于脆性材料,或者塑性材料处于三向拉应力状态时。 第三、第四强度理论适用于塑性材料发生屈服破坏时
例:对于图于各单元体,试分别按第三和第四强度理论求相当应力
解:(1)已知?1?0, ?2??3??120Mpa
?3??1??3?0?120Mpa
(a) ?4?***12
[(?1??2)?(?2??3)?(?3??1)]?120Mpa*222
(b) ?4?128Mpa (c)?4?195Mpa例2:有一铸铁零件,其危险点处的单元体的应力状况如图示,已知铸铁的许用拉压应力[?]t?[?]c?50Mpa,试用第一强度理论进行强度校核,?x?28Mpa,Ix?24Mpa
解:据题意可知 ?1?282?(282)2?(?24)2?41.8Mpa
?1??1?41.8Mpa?[?]?50Mpa*满足强度条件
1.一根等直径圆杆,直径D=100mm,承受扭矩M=7kN·m及轴向拉力F=50kN作用。如在杆的
表面上一点处截取单元体如图 所示,试求此单元体各面的应力,并将这些应力画在单元体上。
2.各单元体各面上的应力如图 所示(应力单位为Mpa),试利用应力图: (1)求指定截面上的应力; (2)求主应力的数值;
(3)在单元体上绘出主平面位置及主应力的方向。
3.一钢板梁的尺寸及受力情况如图 所示,梁的自重略去不计。试求I-I截面上的a、b、c三点处的主应力。
4.图 所示单元体,(1)若σ1=80Mpa,σ2=40Mpa,E=2×105Mpa,μ=0.3,求主应力方向的应变ε1及ε2;(2)若测得单元体两个方向的应变ε1=4.2×104,ε2=1×104,求主应力σ1及σ2。
5. 从某铸铁构件内的危险点处取出的单元体,其各面上的应力分量如图 所示。已知铸铁材料的泊松比μ=0.25。许用拉应力,许用压应力[σ]C=90Mpa。试用第一和第二强度理论校核其强度。
(三)习题参考答案
PP1、答:以整体为研究对象,得FYB?? ∴FYA?
22PP对以BC刚架为研究对象得FxB?? ∴FXB?FXA?P?0 ∴FXA?
222、答:FXA??3kN,FYA??0.25kN,FB?4.25kN 3、答:(1)求支反力:PYB?10?4?2?2?10?14?15,FYA?45
(2)控制截面内力:MC=0,MA=20(上),MB=0
4、答:(a)控制面内力:MB=0,MC=Fa(下),MA=0 (b)MA=0,MB=0
10?2?2.5?20?1(f)解:1)支反力:FYA??22.5
2FYA?7.5
2)求控制面内力:
MA=0 ,MC=7.5(下), MB=5(上), MD=0
5、解:1)内力图
2)?tmax可能在C面或B面
?tmax在B面
4。5?10?20?107.65?10?63?3B面:?tmax?=11.76MPa<[?]
?tmax?4.5?10?120?107.65?10?63?3=70.59MPa>[?]c
?3C面:?tmax?故B面不安全
3.75?10?120?107.65?10?63=58.9MPa
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