第二章材料的断裂失效模式与机理 223材料的剪切变形 材料受到剪力S作用时,剪应力τ( shear stress) 与剪应变Y( shear strain有如下关系 T=S/A I=GY 表面面积 y=tan6=a/h(2-2) G=E/2(1+y) 其中,G为剪切模量; 6为剪切角 h为剪切高度 v为泊松系数:v=△d/AL。 图2-8材料剪切变形
2.2.3 材料的剪切变形 材料受到剪力(S)作用时，剪应力τ (shear stress) 与剪应变γ (shear strain) 有如下关系： τ = S/A τ = G γ γ = tanθ＝a/h (2-2) G = E/2(1+ν) 其中, G为剪切模量； θ为剪切角； h为剪切高度； ν为泊松系数： ν = ∆d/∆ L。 图2-8 材料剪切变形 第二章 材料的断裂失效模式与机理
第二章材料的断裂失效模式与机理 224不同材料的应力应变曲线 OI 3 应变 其他材料的应力一应变曲线 1-纯金属,2-脆性材料3-高弹性材料 图29典型材料的拉伸曲线
2.2.4 不同材料的应力-应变曲线 图2-9 典型材料的拉伸曲线 第二章 材料的断裂失效模式与机理
第二章材料的断裂失效模式与机理 23设计安全准则 1.强度准则( strength criterion) 当构件的应力小于许用应力[o]( allowable stress) 时,结构是安全的,否则是不安全的 ●强度设计准则:σ<[ (2-3) o/n [ol bb 其中,[o]取二者中的最小者,ns、nb分别为屈服强度和抗 拉强度的安全系数,分别取15和24(常规是3)。 ●解决方法 提高材料的强度等级,比如碳钢替换为合金钢或降 低外加载荷或改变应力集中位置等
2.3 设计安全准则 1. 强度准则（strength criterion） 当构件的应力小于许用应力[σ] (allowable stress) 时, 结构是安全的，否则是不安全的。 ● 强度设计准则: σ ＜ [σ] (2-3) σs /ns [σ]= σb /nb 其中， [σ] 取二者中的最小者，ns、nb分别为屈服强度和抗 拉强度的安全系数，分别取1.5 和 2.4 (常规是3)。 ● 解决方法 提高材料的强度等级，比如碳钢替换为合金钢或降 低外加载荷或改变应力集中位置等。 第二章 材料的断裂失效模式与机理
第二章材料的断裂失效模式与机理 2.变形准则( deformation criterion) 构件在载荷作用下会发生弹性变形。如果作用载荷 过大,弹性变形也变大,将失去构件之间的配合精度, 最终达不到设计规定的功能。 因此,构件的弹性应变必须限制在设计规定范围内 E=o/E el (2-4) 系数ns后得到的许用应变( allowable strain/。 其中,[E]是许用弹性应变。它是弹性应变除以安全
2. 变形准则（deformation criterion） 构件在载荷作用下会发生弹性变形。如果作用载荷 过大，弹性变形也变大，将失去构件之间的配合精度， 最终达不到设计规定的功能。 因此，构件的弹性应变必须限制在设计规定范围内： ε = σ/E ＜ [ε] (2-4) 其中，[ε]是许用弹性应变。它是弹性应变除以安全 系数ns后得到的许用应变（allowable strain）。 第二章 材料的断裂失效模式与机理
第二章材料的断裂失效模式与机理 3.刚度准则( rigidity criterion) 刚度准则要求构件在载荷作用下弹性变形量不超过 设计的规定值,其中包括挠曲、翘曲、扭曲等变形。 ●畸变( distortion)是构件因弹性变形过量而失去 结构稳定性。这是一种特殊又常见的失效模式,既涉及 材料的弹性变形,也涉及系统的弹性变形。 崎变失效是构件满足强度条件下因变形太大而失去 结构的稳定性,以致不能满足设计规定的功能。不少转 动部件、薄壁构件、起吊装置等易发生这种类型的失效
3. 刚度准则（rigidity criterion） 刚度准则要求构件在载荷作用下弹性变形量不超过 设计的规定值，其中包括挠曲、翘曲、扭曲等变形。 ● 畸变（distortion）是构件因弹性变形过量而失去 结构稳定性。这是一种特殊又常见的失效模式，既涉及 材料的弹性变形，也涉及系统的弹性变形。 畸变失效是构件满足强度条件下因变形太大而失去 结构的稳定性，以致不能满足设计规定的功能。不少转 动部件、薄壁构件、起吊装置等易发生这种类型的失效。 第二章 材料的断裂失效模式与机理