材料力學(xué)中校核桿件的方法是容許應(yīng)力法,即實際的工作應(yīng)力應(yīng)不超過給出的容許應(yīng)力(大家應(yīng)該能理解,例如軸向拉壓中我們拿實際拉應(yīng)力與容許拉應(yīng)力比較,來判斷構(gòu)件是否會破壞)。另外,前面我們已經(jīng)把各種主要的基本變形和相應(yīng)的強度、剛度條件做了一個系統(tǒng)性的梳理,但所有這些內(nèi)容都只能校核一些簡單的應(yīng)力狀態(tài)(大多數(shù)為單向應(yīng)力狀態(tài)),而如果我們要校核一些復(fù)雜的應(yīng)力狀態(tài),目前所學(xué)的知識還是不夠的。綜上所述,我們在復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下(比如桿件受到許多不同的內(nèi)力,產(chǎn)生了很多基本變形),我們之前學(xué)過的那些強度條件將無法運用,我們必須學(xué)習更多的知識來解決這些問題。而應(yīng)力狀態(tài)分析+強度理論就是我們用來解決這些問題的工具。 1.應(yīng)力狀態(tài)分析: 首先我要說明的是,材料力學(xué)的容許應(yīng)力法認為,構(gòu)件截面上若有一點發(fā)生破壞,則認為構(gòu)件破壞,無法使用。因此,應(yīng)力狀態(tài)分析就是以截面上的一個單元體為對象的,這個單元體假設(shè)為正方體且長寬高均趨于無窮小量,實際上就是一個點。 其次,大家應(yīng)該理解單元體的各個面上(共六面)會有哪些應(yīng)力,這些應(yīng)力的方向規(guī)定,如何正確寫出應(yīng)力下面的角標和在什么情況下會產(chǎn)生這些應(yīng)力(即受到了哪些外力,相應(yīng)地產(chǎn)生了哪些內(nèi)力)。把這些想清楚了,你對應(yīng)力狀態(tài)這個概念的理解也就更深了。 接著,就是應(yīng)力狀態(tài)的計算問題,我們碰到的一般都是平面應(yīng)力狀態(tài),其概念大家要理解,即在單元體中,只有兩個方向的面上有應(yīng)力,而其計算一般使用解析法(圖解法即畫應(yīng)力圓了解下,至少做到能畫出應(yīng)力圓、能從應(yīng)力圓中得到某點的應(yīng)力狀況),解析法的推導(dǎo)就是靜力平衡,大家自己看書推導(dǎo),最好能熟練推導(dǎo)出來,以免考試緊張時忘記。另外,主應(yīng)力、主平面、主剪應(yīng)力、主剪應(yīng)力平面如何求、如何判斷,書上也有,每人方法可能不同,大家就跟研友互相交流下,找到一種好用的方法即可。 然后,對于空間應(yīng)力狀態(tài)的問題,808目前只考以下這種情況:單元體的其中一個方向已是主平面、其它兩個方向也有應(yīng)力。該如何處理呢?不難,我們將非主平面的另外兩個方向看成平面應(yīng)力狀態(tài)(已是主平面的那個方向明顯對它們沒有影響),用平面應(yīng)力狀態(tài)去求解,最后綜合起來考慮,例如最大正應(yīng)力(σ1、σ2、σ3)、最大剪應(yīng)力(τmax)及它們的位置。 最后,是廣義虎克定律和體積應(yīng)變等概念,記住公式、理解并會算,稍微推導(dǎo)下即可,不難。 注意點:主剪應(yīng)力和最大剪應(yīng)力不能混淆,做題時一定看清楚。主剪應(yīng)力針對平面應(yīng)力狀態(tài),通過相關(guān)公式計算出。而計算最大剪應(yīng)力時,無論什么應(yīng)力狀態(tài),都當成三向應(yīng)力狀態(tài)來考慮,用τmax=(σ1-σ3)/2去求解即可(平面應(yīng)力狀態(tài)下,其中一個主應(yīng)力為0,那么不就變成三向應(yīng)力狀態(tài)了么?)。 2.強度理論: 首先,我們得知道強度理論是干嘛用的。我在之前的推送中有提到過,這里我再簡明地講下。之前我們只知道如何校核單一變形下的構(gòu)件的強度,或者說簡單應(yīng)力狀態(tài)下的構(gòu)件的強度,而對于復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài),若強行使用之前的公式,不嚴謹甚至會出現(xiàn)荒謬的結(jié)論。所以在學(xué)習了應(yīng)力狀態(tài)分析后,我們將它與強度理論結(jié)合,就能夠?qū)μ幱趶?fù)雜應(yīng)力狀態(tài)下的構(gòu)件進行強度校核。可見強度理論的學(xué)習非常重要。 接著,我們對構(gòu)件破壞形式也得有所了解,不同的破壞形式跟材料、內(nèi)力等都密切相關(guān)。材料力學(xué)中將破壞形式分為脆性斷裂(主要由拉應(yīng)力引起,破壞時無明顯塑性變形)和塑形流動(主要由剪應(yīng)力引起,破壞時有顯著的塑形變形)。一般脆性材料的破壞形式為脆性斷裂,塑形材料為塑形流動,看到題目時要注意材料的性質(zhì),它會影響強度理論的選擇。 最后,大家需要理解四種強度理論,熟練推導(dǎo)各個強度理論的公式。其中,第一、二種適合于脆性材料,第三、四種適合于塑形材料,千萬不要用錯,這是概念問題,絕對不允許出錯。 另外,請各位記住莫爾強度理論的公式,不用推導(dǎo)會用即可。 附上四道題,大家練練手。 |
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