强度理论及强度设计准则一般性总结

                   强度理论及强度设计准则一般性总结

强度理论表达了对材料破坏现象的各种分析假设。材料的破坏可以分为脆断破坏和屈服破坏两种形式，材料在断裂前没有明显的塑性变形称为脆断破坏，材料在断裂前有明显的塑性变形称为屈服破坏；但是材料危险点的应力状态可能是单向、双向或者三向的，因此材料产生何种形式的破坏，和其应力状态有关。

    工程设计中，对于静强度分析来讲，我们常用的强度设计准则一般有以下几种：断裂准则、屈服准则、莫尔准则。

      断裂准则：无裂纹体的断裂准则---最大拉应力准则；带裂纹体的断裂准则—线性断裂力学准则。

      屈服准则：最大剪应力准则；形状改变比能准则。

      莫尔准则：适用于拉压强度不相等的材料。

最大拉应力准则是指无能材料处于什么应力状态，只要最大拉应力达到极限值，材料发生脆性断裂。该准则适用于脆性材料的拉、扭，一般材料的三向拉伸等。

失效依据：

设计要求：

该准则适用于韧行材料脆性断裂。由于裂纹尖端存在应力集中，在应力集中区域处于三向拉伸的应力状态，此时材料可能发生脆性断裂。

设计要求：应力强度因子低于材料的断裂韧性(通常由实验确定)，即

最大剪应力准则是指无论材料处于什么应力状态，只要最大剪应力达到极限值，材料就发生屈服破坏。该准则适用于塑性材料屈服破坏以及一般材料三向受压情况下。

失效依据：

设计准则：

最大剪应力准则是指无论材料处于什么应力状态，只要形状改变比能达到极限值，材料就发生屈服破坏。准则适用于塑性材料屈服破坏以及一般材料三向受压情况下。

失效依据：

设计准则：

形状改变比能是引起材料屈服破坏的因素，归为剪切型的强度理论，用SEQV表示。比较两者，SINT比SEQV略为保守。

莫尔强度准则则是以各种状态下的材料的破坏实验结果为依据建立起来的有一定经验行的准则。该准则考虑材料拉压强度不等的情况，可以用与铸铁等脆性材料，也可以用于塑性材料，当材料拉压强度相同时，等效于最大剪应力准则。

结语

当然，不用的行业有不用的评定标准，针对具体的工程选用合适的强度设计准则尤为重要。

这里以ANSYS Workbench为例，说明各个强度准则的适用范围以及相应选用的应力工具。

1）三轴拉伸时，脆性或者塑性材料都会发生脆性断裂，应采用最大拉应力准则，应力工具为 Max Tensile Stress.

2）对于脆性材料，在二轴应力状态下应采用最大拉应力准则，如果拉压强度不同，应采用莫尔强度准则，应力工具为 Mohr-Coulomb Stress

3）对于塑性材料，应采用形状改变比能准则，应力工具为 Max Equivalent Stress；或者最大剪应力准则，应力工具为Max Shear Stress.

4）在三轴压缩应力状态下，对塑性和脆性材料一般采用形状改变比能准则。