§7-6强度失效判据与设计准则的应用 根据以上分析以及工程实际应用的要求,应用失效判据与设计准则时要注意以下几方面 问题 1)要注意不同设计准则的适用范围 上述设计准则只适用于某种确定的失效形式。因此,在实际应用中,应当先判别发生什 么形式的失效一一屈服还是断裂,然后选用合适的判据或准则。在大多数应力状态下,脆性 材料将发生脆性断裂,因而应选用最大拉应力准则;而在大多数应力状态下,韧性材料将发 生屈服和剪断,故应选用最大切应力或畸变能密度准则 但是,必须指出,材料的失效形式,不仅取决于材料的性质,而且与其所处的应力状态、 温度和加载速度等都有一定的关系。试验表明,韧性材料在一定的条件下(例如低温或三向 拉伸时),会表现为脆性断裂;而脆性材料在一定的应力状态(例如三向压缩)下,会表现出 塑性屈服或剪断。 2)要注意强度设计的全过程 上述设计准则并不包括强度设计的全过程,只是在确定了危险点及其应力状态之后的计 算过程。因此,在对构件或零部件进行强度计算时,要根据强度设计步骤进行。特别要注 意的是,在复杂受力形式下,要正确确定危险点的应力状态,并根据可能的失效形式选择 合适的设计准则。这一问题将在下一章作详尽的讨论 3)注意关于计算应力和应力强度在设计准则中的应用 工程上为了计算方便起见,常常将强度设计准则中直接与许用应加σ]比较的量,称为 计算应力或相当应力,用on表示,i=1,3,4。其中数码1、3、4分别表示了最大拉应力、最 大切应力和畸变能密度设计准则的序号。近年来,某些科学技术文献中也将这一量称为应 力强度,用S1表示。不论是"计算应力"或"应力强度",它们本身都没有确切的物理含义,只 是为了计算方便起见而引进的名词和记号。对于不同的失效判据或设计准则,o和S:都是 主应力σ1、a2、O3的不同函数: σn(或S1)=G1 σ或S3)=01-a3 a4(或S=1x-7)+(2-01y+(- 于是,上述设计准则可以概括为 σn(或Sn)≤[] (7-12) 下面举例说明失效判据与设计准则的应用 例题7-1已知铸铁构件上危险点处的应力状态,如图7-7所示。若铸铁拉伸许用应力为 [σ]=30Mpa,试校核该点处的强度是否安全。 解根据所给的应力状态,在微元各个面上只有拉应 力而无压应力。因此,可以认为铸铁在这种应力状 态下可能发生脆性断裂,故采用最大拉应力准则, 即 (单位MPa) 图10 §7-6 强度失效判据与设计准则的应用 根据以上分析以及工程实际应用的要求，应用失效判据与设计准则时要注意以下几方面 问题。 1）要注意不同设计准则的适用范围 上述设计准则只适用于某种确定的失效形式。因此，在实际应用中，应当先判别发生什 么形式的失效一一屈服还是断裂，然后选用合适的判据或准则。在大多数应力状态下，脆性 材料将发生脆性断裂，因而应选用最大拉应力准则；而在大多数应力状态下，韧性材料将发 生屈服和剪断，故应选用最大切应力或畸变能密度准则。 但是，必须指出，材料的失效形式，不仅取决于材料的性质，而且与其所处的应力状态、 温度和加载速度等都有一定的关系。试验表明，韧性材料在一定的条件下(例如低温或三向 拉伸时)，会表现为脆性断裂；而脆性材料在一定的应力状态(例如三向压缩)下，会表现出 塑性屈服或剪断。 2）要注意强度设计的全过程 上述设计准则并不包括强度设计的全过程，只是在确定了危险点及其应力状态之后的计 算过程。因此，在对构件或零部件进行强度计算时，要根据强度设计步骤进行。特别要注 意的是，在复杂受力形式下，要正确确定危险点的应力状态，并根据可能的失效形式选择 合适的设计准则。这一问题将在下一章作详尽的讨论。 3）注意关于计算应力和应力强度在设计准则中的应用 工程上为了计算方便起见，常常将强度设计准则中直接与许用应力[σ]比较的量，称为 计算应力或相当应力，用σri 表示，i=1,3,4。其中数码 1、3、4 分别表示了最大拉应力、最 大切应力和畸变能密度设计准则的序号。近年来，某些科学技术文献中也将这一量称为应 力强度，用 Si 表示。不论是"计算应力"或"应力强度"，它们本身都没有确切的物理含义，只 是为了计算方便起见而引进的名词和记号。对于不同的失效判据或设计准则，σri 和 Si 都是 主应力  1、 2 、 3 的不同函数：  r（或1 S1）=1  r（或3 S3）=  1 − 3 ( ) ( ) ( )  2 3 1 2 2 3 2 4 4 1 2 2 1  r（或S ）=  − +  − +  − 于是,上述设计准则可以概括为  （或 ）  rn Sn (n=1，3，4) （7-12） 下面举例说明失效判据与设计准则的应用。 例题 7-1 已知铸铁构件上危险点处的应力状态，如图 7-7 所示。若铸铁拉伸许用应力为 [σ] +=30Mpa，试校核该点处的强度是否安全。 解 根据所给的应力状态，在微元各个面上只有拉应 力而无压应力。因此，可以认为铸铁在这种应力状 态下可能发生脆性断裂，故采用最大拉应力准则， 即 图 7-7