冯·米塞斯应力理论由奥地利数学家和工程师理查德·冯·米塞斯(Richard von Mises)在20世纪初提出,是材料强度理论中的一个重要分支。该理论主要用于评估材料在复杂应力状态下的屈服行为,特别是在塑性变形和断裂方面。冯·米塞斯应力理论的核心在于定义了一个等效应力的概念,即冯·米塞斯应力(Von Mises Stress),用以评估材料在任意应力状态下的强度。
在三维应力状态下,冯·米塞斯应力的计算公式为: 其中, 、 和 是主应力。冯·米塞斯应力理论认为,材料的屈服与应力的偏张量有关,而与静水压力无关。
在平面应力状态下,冯·米塞斯应力的计算公式简化为: 其中, 和 是正应力, 是剪应力。
冯·米塞斯应力是一种等效应力,用于将复杂的多轴应力状态简化为一个等效的单轴应力状态,从而便于与材料的屈服强度进行比较。根据冯·米塞斯屈服准则,当材料中某点的冯·米塞斯应力达到材料的屈服强度时,材料开始屈服。这一准则在工程设计中非常有用,因为它提供了一个简单的方法来评估材料在复杂应力状态下的安全裕度。