Понимание теории четырех сил: Ключевые моменты, которые необходимо знать

1. Теория максимального растягивающего напряжения (теория первой прочности - максимальное главное напряжение):

Эту теорию принято называть теорией первой прочности. Согласно ей, основной причиной разрушения является максимальное растягивающее напряжение. Если первое главное напряжение достигает предела прочности при одноосном растяжении, независимо от сложности или простоты напряженного состояния, это приводит к разрушению.

Форма разрушения: Излом

Условия повреждения: σ1 =σb

Условие прочности: σ1≤[σ]

Эксперименты показали, что эта теория прочности может лучше объяснить явление разрушения хрупких материалов, таких как камень и чугун, особенно в тех областях, где находится максимальное растягивающее напряжение. Однако она не подходит для случаев без растягивающих напряжений, таких как одностороннее сжатие или трехстороннее сжатие.

Недостаток: не учитывает два других главных напряжения.

Область применения: Эта теория подходит для растяжения хрупких материалов, таких как растяжение и скручивание чугуна.

2. Теория линейной деформации максимального удлинения (вторая теория прочности - максимальная главная деформация)

Эту теорию принято называть теорией второй прочности. Она утверждает, что основной причиной разрушения является максимальная линейная деформация удлинения. Если первая главная деформация достигает предельного значения при одноосном растяжении, независимо от сложности или простоты напряженного состояния, это приводит к разрушению.

Предположение о разрушении: Максимальная деформация при удлинении достигает предела простого растяжения (предполагается, что закон Гука все еще может использоваться для расчета до тех пор, пока не произойдет разрушение).

Форма разрушения: Излом

Условия хрупкого разрушения: ε1 = εu = σb/E;

ε1 = 1/E [σ1-μ(σ2+σ3)];

Условия повреждения: σ1-μ(σ2+σ3) = σb;

Условие прочности: σ1-μ(σ2+σ3)≤[σ]

Эксперименты показали, что эта теория прочности может лучше объяснить явление разрушения хрупких материалов, таких как камень и бетон, при осевом растяжении. Однако она редко используется, поскольку ее экспериментальные результаты согласуются только с некоторыми материалами и не могут в полной мере объяснить общий закон разрушения хрупких материалов.

Недостатки: Не объясняет общий закон разрушения при хрупком разрушении.

Область применения: Данная теория подходит для осевого сжатия камня и бетона.

3. Теория максимального напряжения сдвига (третья теория прочности, а именно прочность Треска):

Эта теория, известная как теория третьей прочности, утверждает, что основной причиной разрушения является максимальное напряжение сдвига (τmax). Теория утверждает, что независимо от сложности или простоты напряженного состояния, как только максимальное напряжение сдвига достигнет предельного значения при одноосном растяжении, произойдет разрушение.

Предполагается, что когда максимальное напряжение сдвига в сложном напряженном состоянии достигает предельного напряжения сдвига материала при простом растяжении и сжатии, происходит разрушение в виде текучести. Основным фактором, способствующим разрушению, является максимальное напряжение сдвига, которое равно предельному напряжению сдвига (τmax=τu=σs/2).

Условие текучести определяется как τmax=1/2(σ1-σ3), а условия повреждения выполняются, когда σ1-σ3=σs. Условие прочности определяется как σ1-σ3≤[σ].

Эксперименты показали, что эта теория дает лучшее объяснение пластической деформации пластичных материалов. Однако следует отметить, что эта теория не учитывает влияние 2σ, в результате чего компоненты, спроектированные на ее основе, оказываются излишне консервативными.

Недостатки: нет 2 σ влияние

Область применения: подходит для общих условий работы с пластиковыми материалами.

Форма проста, концепция понятна, а техника широко используется.

Но теоретический результат безопаснее фактического.

4. Удельная энергетическая теория изменения формы (четвертая теория прочности, а именно прочность фон Мизеса)

Эта теория называется теорией четвертой прочности и утверждает, что причиной текучести в материале является удельная энергия (DU) изменения формы, достигающая определенного предельного значения, независимо от напряженного состояния.

Условия повреждения определяются как 1/2(σ1-σ2)2+2(σ2-σ3)2+(σ3-σ1)2=σs, а условие прочности задается как σr4= 1/2(σ1-σ2)2+ (σ2-σ3)2+ (σ3-σ1)2≤[σ].

Экспериментальные данные, полученные при испытаниях тонких трубок из нескольких материалов (сталь, медь, алюминий), показали, что теория удельной энергии изменения формы более соответствует экспериментальным результатам по сравнению с теорией третьей прочности.

Единая форма четырех теорий прочности может быть установлена благодаря эквивалентному напряжению (σrn), которое имеет единое выражение условия прочности (σrn≤[σ]). Эквивалентное напряжение может быть выражено следующим образом:

σr1=σ 1≤[σ]

σr2=σ1-μ(σ2+σ3)≤[σ]

σr3=σ1-σ3≤ [σ]

σr4= 1/2(σ1-σ2)2+(σ2-σ3)2+(σ3-σ1)2≤ [σ]

5. Теория прочности Мора

Теория прочности Мора не основывается на предположении, что разрушение материалов происходит из-за достижения предельного значения одним фактором (например, напряжением, деформацией или удельной энергией). Вместо этого она представляет собой теорию прочности, основанную на результатах испытаний материалов на разрушение при различных состояниях напряжения.

Эта теория учитывает различия между прочностью материалов на растяжение и сжатие, признает максимальное напряжение сдвига основной причиной текучести и принимает во внимание влияние нормального напряжения на плоскость сдвига.

Хотя теория прочности Мора учитывает разную способность материалов к растяжению и сжатию, что соответствует хрупким материалам (таким как камень и бетон), она не учитывает влияние промежуточного главного напряжения 2a, что является ограничением теории.

6. Область применения теории прочности

Прочность материала определяется не только его природой, но и напряженным состоянием в точке разрушения.

Хрупкие материалы обычно анализируются с помощью теории прочности хрупкого разрушения или теории прочности Мора, в то время как пластичные материалы анализируются с помощью теории прочности текучести.

Однако режим разрушения в материалах также связан с напряженным состоянием. Например, в условиях трехмерного растягивающего напряжения, независимо от того, является ли материал пластичным или хрупким, он разрушается в виде трещины, и следует использовать теорию максимального растягивающего напряжения. В случае трехмерного сжимающего напряжения происходит пластическая деформация, и следует использовать либо третью, либо четвертую теорию прочности.

Не забывайте, что делиться - значит заботиться! : )
Шейн
Автор

Шейн

Основатель MachineMFG

Как основатель MachineMFG, я посвятил более десяти лет своей карьеры металлообрабатывающей промышленности. Мой обширный опыт позволил мне стать экспертом в области производства листового металла, механической обработки, машиностроения и станков для обработки металлов. Я постоянно думаю, читаю и пишу об этих предметах, постоянно стремясь оставаться на переднем крае своей области. Позвольте моим знаниям и опыту стать преимуществом для вашего бизнеса.

Далее

Освоение CAD/CAM: Основные технологии с пояснениями

Основные концепции автоматизированного проектирования и автоматизированного производства Автоматизированное проектирование и автоматизированное производство (CAD/CAM) - это комплексная и технически сложная дисциплина системного инжиниринга, которая включает в себя такие различные области, как компьютерная [...]...

Виртуальное производство: Концепции и принципы

Концепция виртуального производства Виртуальное производство (ВП) - это фундаментальная реализация реального производственного процесса на компьютере. В нем используются технологии компьютерного моделирования и виртуальной реальности, поддерживаемые высокопроизводительными [...]...

Понимание гибких производственных систем: Руководство

Гибкая производственная система (FMS) обычно использует принципы системной инженерии и групповой технологии. Она объединяет станки с числовым программным управлением (ЧПУ) (обрабатывающие центры), координатно-измерительные машины, системы транспортировки материалов, [...]...

Изучение 4 передовых методов нанофабрикации

Подобно тому, как производственные технологии играют важнейшую роль в различных областях, технология нанофабрикации занимает ключевое место в сфере нанотехнологий. Технология нанофабрикации включает в себя множество методов, в том числе механические [...].

Сверхточная обработка: Виды и технологии

Сверхточная обработка относится к прецизионным производственным процессам, в которых достигаются чрезвычайно высокие уровни точности и качества поверхности. Ее определение относительно и меняется по мере развития технологий. В настоящее время эта технология позволяет достичь [...].

Выбор правильного приспособления для ЧПУ: Типы и советы

В настоящее время механическую обработку можно разделить на две группы в зависимости от серийности производства: Среди этих двух категорий, первая составляет около 70-80% от общей стоимости продукции механической обработки [...]...

Топ-4 метода специальной обработки в современном машиностроении

В этой статье в основном представлены несколько зрелых методов специальной обработки. I. Обработка электрическим разрядом (EDM) EDM - это метод обработки токопроводящих материалов, использующий явление электрической коррозии во время [...]...

Что такое обработка с ЧПУ? Виды, преимущества, недостатки и этапы обработки

Что такое обработка с ЧПУ? Числовое программное управление (ЧПУ) - это метод управления движением и операциями обработки на станках с помощью оцифрованной информации. Станки с числовым программным управлением, часто сокращенно называемые [...]...

Изучение высокоскоростной резки: Обзор технологий и применение

Обработка резанием остается наиболее распространенным методом механической обработки, играющим важную роль в механическом производстве. С развитием производственных технологий технология обработки резанием претерпела значительный прогресс в [...].

Топ-7 новых инженерных материалов: Что нужно знать

Под передовыми материалами понимаются недавно исследованные или находящиеся в стадии разработки материалы, обладающие исключительными характеристиками и особыми функциональными свойствами. Эти материалы имеют огромное значение для развития науки и техники, [...]...

Методы расширения металла: Исчерпывающее руководство

Формирование выпуклости подходит для различных типов заготовок, таких как чашки глубокой вытяжки, разрезанные трубы и прокатные конические сварные изделия. Классификация по средствам формования выпуклости Методы формования выпуклости можно разделить [...].
MachineMFG
Поднимите свой бизнес на новый уровень
Подпишитесь на нашу рассылку
Последние новости, статьи и ресурсы, еженедельно отправляемые в ваш почтовый ящик.

Свяжитесь с нами

Вы получите наш ответ в течение 24 часов.