关于强度理论【转】

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  弹性：受外力作用而发生形变，当去除外力后能使形变完全消失并恢复原状的性质。
        韧性：柔软坚实、不易(反复)折断的性质。即:从塑性变形到断裂过程中吸收能量的能力。
        塑性：所受外力超过其弹性限度后具有能永久保留形变而不"断裂"的性质。
        脆性：受拉力或冲击…等时，容易破碎或断裂的性质。
        硬度：材料局部抵抗硬物压入其表面的能力称为硬度。
        强度：(金属)材料在外力作用下抵抗永久变形和断裂的能力。


        材料在外力的作用下有两种不同的破坏形式：
                一是在不发生显著塑性变形时的突然断裂，称之为脆性破坏；
                二是因发生显著塑性变形而不能继续承载的破坏，称之为塑性破坏。


        结构材料内部各点的内力因所受外力（载荷）的改变而变化，而单位面积上的内力即应力。
        应力其实就是材料在受到外力作用时发生变形（应变），这种变形改变了分子间的距离，在体内形成了一个附加的内力场，直至内力场与外力相平衡时不再变形。这个内力场是有方向的矢量，一般需要九个分量来描述，其中六个是独立的。知道某点的应力矢量就知道了该点的应力状态。
        拉弯应力问题（单向应力状态）研究的对象主要是杆或梁。
        平面应力问题（二向应力状态）研究的对象主要是薄板（壳）弹性体。板的上下表面是自由面，没有外力，因此上下表面的应力分量为零，平面状态的应力应变关系可简化为：X方向应变=（X方向应力-Y方向应力×柏松比）/ 弹性模量。Y方向的应变同理。
        空间应力问题（三向应力状态）研究的对象是各种形状的杆(梁)、(厚)板、块。


        应力分析表明：材料内部任意点的任意方向上的任意应力（拉压应力或剪切应力）都可表示为三个独立且相互垂直的主应力（剪切应力为零的单元体表面上的正应力）与材料弹性常数的函数。


        结构材料内部除有因外力作用而引起的内应力外，还会有因冶炼或热处理而形成的残余应力。


        对各向同性的任一弹性材料，共有三个常量(弹性常数)以表述其弹性性能（刚度）：
                     E——弹性模量（杨氏模量），表征材料的抗拉(压)刚度；
                      μ——泊松（Poisson）比，即：纵向拉(压)时横向应变与纵向应变的比值(＜1)。
                     G——虎克（Hooke）模量，即：剪切模量， 表征材料的抗扭刚度。  
             三者之间的关系为：E－2*(1+μ)*G = 0 ，故只有两个属于是独立的参数。

        而一般材料的塑性常数有:  延伸率δ(该值与试件的l0/d0比值有关，一般取其=10评定）
                             断面收缩率 ψ
                             扭转数或扭转角
                             极限压缩率


        工程上常将延伸率δ≥5%的材料称为塑性材料，如：常温静载的低碳钢、低合金钢、铝、铜…等；而把延伸率δ≤5%的材料称为脆性材料，如：常温静载下的铸铁、玻璃、陶瓷…等。


        
        静强度分析研究结构在常温条件下承受载荷的能力，通常简称为强度分析。
        静强度除研究承载能力外，还包括结构抵抗变形的能力（刚度）和结构在载荷作用下的响应（应力分布、变形形状、屈曲模态…等）特性。
        传统的强度计算方法已不能满足需要，有限元素法正在逐步取代用工程修正系数的半经验的传统方法，已经成为设计中的常规方法。
        应用有限元素法和结构分析系统，可以在具体的工程设计中对复杂结构进行弹-塑性分析、非线性分析、最优化分析…等，从而取得更符合实际的结果。


        对于某一特定材料，究竟采用哪种强度理论，主要取决于材料本身的特性以及它的破坏机制和破坏形式。如：莫尔-库仑（Mohr-Coulomb）强度理论适合于材料发生剪切破坏时的情况，不适合于材料的拉伸破坏，但是它的普适性强，在机械工程和岩土工程中广为应用。

        四个古典强度理论都以一个力学量作为材料的破坏因素，如：最大拉应力、最大剪应力…等。
        Mohr一Coulomb强度理论则考虑了两个力学量，即：破坏面上的剪应力及正应力。
        双剪应力强度理论也考虑了两个力学量（即：两个主剪应力）。
        只有von  Mises强度理论同时考虑了三个力学量（即：三个主应力）。


        目前，可应用于机械工程材料的强度理论共有五个。其中：
        三个适用于塑性材料（Ductile material）：
                 第三强度理论（最大剪应力理论、Tresca 屈服准则）；
                 第四强度理论（畸变能理论、von  Mises 屈服准则）；
                 双剪应力理论。
        两个适用于脆性材料（Brittle material）：
                 第一强度理论（最大拉应力理论，仅受拉时可用）；
                 莫尔强度理论 。

        第一强度理论的应用和局限：σ1 ≤ [σ]
        1、应用
        材料无裂纹脆性断裂的失效形势（脆性材料的二向或三向受拉状态；最大压应力值不超过最大拉应力值或超过不多）。
        2、局限
        没考虑σ2、σ3对材料破坏的影响，对无拉应力的应力状态无法应用。
        第二强度理论的应用和局限： [σ1－μ(σ2＋σ3)] ≤ [σ]
        1、应用
        脆性材料的二向应力状态且压应力很大的情况。
        2、局限
　　与极少数的脆性材料在某些受力形势下的实验结果相吻合。但对大多数的材料不符合。


        第三强度理论的应用和局限：(σ1－σ3) ≤ [σ]
        1、应用
        塑性材料的屈服失效形势。
        2、局限
        没考虑σ2对材料的破坏影响，计算结果偏于安全，不如第四强度理论精确。

        另有三个适用于工程复合材料的强度理论是：
        (复材)最大应力准则、Tsai-Hill失败准则、Tsai-Wu失败准则。

        格里菲斯强度理论（Griffith's strength theory）是岩体力学中为考虑裂纹随机排列的岩石中最不利方向上的裂缝周边应力最大处首先达到张裂状态而建立的岩石破裂理论。


         疲劳强度或疲劳极限是指(金属)材料在无限多次交变载荷的作用下而不被破坏的最大应力。

         (金属)材料的疲劳破坏和静应力失效有着本质的不同！
         从广义上来说，所有的应力分析都是疲劳分析，只不过是所施加应力的循环次数的多少不同而已。因此，理论上的静应力可以当成循环次数为1的循环应力来处理。
         有关疲劳与断裂分析的强度理论和计算方法另述。
转自:http://blog.sina.com.cn/s/blog_548f1a050101fj23.html