常用金属材料强度理论详解

本文摘要：（由ai生成）

材料破坏分为脆性断裂和塑性流动，对应的强度理论有最大拉应力/应变理论和最大剪应力/形状改变比能理论。最大拉应力/应变理论适用于脆性材料，而最大剪应力/形状改变比能理论适用于塑性材料。在工程设计中，应根据材料破坏形式和应力状态选择适当的强度理论。脆性材料常采用前两者，塑性材料则采用后两者。特定应力状态下，如三向拉/压应力相等，应选择相应强度理论。

由于材料破坏的基本形式可分为脆性断裂和塑性流动两类，相应地强度理论也可以分为关于脆性断裂破坏的强度理论和关于塑性流动破坏的强度理论两类．前者如最大拉应力理论、最大拉应变理论，后者如最大剪应力理论和形状改变比能理论。

1.最大拉应力理论

这个理论又称为第一强度理论。十七世纪时，工程上使用的材料主要是砖、石、铸铁等，材料的破坏形式主要是脆性断裂．因此出现了最大正应力理论，后采修正为最大拉应力理论．这个理论认为，使材料发生断裂破坏的主要因素是最大拉应力．亦即，不论材料在什么复杂应力状态下，只要最大拉应力达到由简单拉伸试验所测得的极限应力，就会引起材料的断裂破坏。

试验表明，对于砖石、铸铁等脆性材料，此理论较为适合，如铸铁等脆性材料在单向拉伸时断裂破坏发生于拉应力最大的横截面上，扭转破坏也发生在拉应力最大的斜截面上．但是，此理论没有考虑其他两个主应力和对材料破坏的影响，而且对于没有拉应力的应力状态 ( 如单向压缩、三向压缩等 ) 也无法应用。

2.最大拉应变理论

这个理论可以较好地解释岩石等脆性材料在单向压缩时沿纵向开裂的脆断现象，但并不为金属材料的试验所证实。根据对塑性材料的强度研究，他和某些实验相矛盾，另在各方向均匀压缩时，这个理论也未被证实。实验表明，该理论只适用于脆性材料。该理论目前ANSYS Workbench咱不直接支持。

3.最大剪应力理论

4.形状改变比能理论