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静态应力下的强度设计
1 塑性材料的设计
实验结果证明第三强度理论或者第四强度理论是可以用在不可塑材料的设计和分析上的。工程师们必须决定两个理论到底选择哪一个。设计第三强度理论的宗旨是容易的,快速使用的。如果问题是要了解为什麽那部分失败,那么第四强度理论是你最好的选择。
从一个简单的拉伸试验,屈服强度的切应力和正应力的关系是可以在第三强度理论或第四强度理论下预测的。例如:
第三强度理论
()
第四强度理论

(1)那单一轴的应力情况来说
最大应力的标准应该是
()
()
安全因素条件应是
()
()

和分别是在正应力和切应力的屈服下允许的设计应力范围和允许的安全系数
(2)在弯扭组合情况下
最大应力条件应该是
第三强度理论()
第四强度理论()
分别是弯曲应力和扭转应力。
安全因素条件应是
()

()
是组合的许可的安全系数。
脆性材料的设计
这部分关系到是的脆性材料的成败,或者是强度,或者是材质,材质通常认为是可塑的,但出于某种原因往往无法有易脆的方式形成。根据第一强度理论,脆性破坏发总生在三个主应力有一个等于或大于极限应力的部分或材料上。
脆性材料的极限应力的评判标准为极限强度或,等于()和()中的最大拉伸强度或者切应力。
不同压力下的强度设计
疲劳破坏
通常,机器零件的损坏是在运动的再三重复下或压力的变动下,虽然实际的最大压力大大低于材料的极限强度。这种失败叫疲劳破坏,产生的原因是应力被重复了很多次。
疲劳破坏始于一个小裂纹,这种裂纹经常出现在宏观的水平面上也可能是一个点的不连续性或者每分钟在材料上产生裂缝还可能是很小的表面的损坏。在这种集中应力产生的影响下,周期性的集中应力使材料重复的变形并且逐步发展成裂纹最后原本坚固的地方变小以至于完全破裂,这种现象突然出现可能没有任何警告。
疲劳破坏具有两个明显的地域特征。一个是光滑的表面被称为疲劳区域,疲劳区域的裂纹在再三的集中应力下逐渐发展而成并且断绝材料的配套关系。另一个是粗糙的透明的外表面由突发的脆性断裂引起的。。通过电子显微镜观察可知,存在一些圆弧疲劳线(也被称为“海滩标志”),~1um的光滑区域附近。这些圆弧线显示裂缝逐渐扩大是因为重复的压力。
3. 2. 4. 2 方差定义
材料在疲劳载荷下优势取决于疲劳试验中样本在重复的规定大小的荷载作用下循环N
次中失败的记录。要确定一种材料的疲劳强度,相当多的实验室要做的,因为重复的规定大小的荷载的大小取低于于极限强度的大小,要没有疲劳断裂发生。测试结果表明绘制一个
图或应力周期图也可在坐标轴上表示为疲劳曲线,它表示疲劳强度或者失败周期的数目N。,它表明的是完全相反的轴的疲劳实验的结果,实验的材料是 UNS G41300 钢。(数字来源于NACA Tech. Note. 3866,1966)
钢的典型的疲劳曲线图
:疲