塑性材料制成的构件危险点应力状态如图所示,材料的许用正应力和许用切应力-|||-分别为[σ]和[r]。校核构件强度时应采用的条件是 () 。-|||-(1) leqslant [ 0] ;(2) leqslant [ 0] leqslant [ t] ;(3) dfrac (sigma )(2)+sqrt ({(dfrac {sigma )(2))}^2+(t)^2}leqslant [ sigma ] ;(4) sqrt ({sigma )^2+4(sigma )^2}leqslant [ sigma ] =--|||-square 4-|||-σ? 公式(4)公式(1)公式(2)公式(3)
? 公式(4)公式(1)公式(2)公式(3)
题目解答
答案
公式(4)
解析
本题考查塑性材料构件强度校核条件的知识点。解题思路是先明确塑性材料的强度理论,再根据危险点的应力状态,结合相应强度理论推导出强度校核条件。
对于塑性材料,通常采用第三或第四强度理论进行强度校核。本题中危险点的应力状态为平面应力状态,设正应力为$\sigma$,切应力为$\tau$。
第三强度理论
第三强度理论也称为最大切应力理论,其强度条件为$\sigma_{r3}=\sigma_{1}-\sigma_{3}\leqslant[\sigma]$。
对于平面应力状态,主应力计算公式为$\sigma_{1,3}=\frac{\sigma}{2}\pm\sqrt{(\frac{\sigma}{2})^2+\tau^2}$,则$\sigma_{1}-\sigma_{3}=\sqrt{\sigma^{2}+4\tau^{2}}$,所以第三强度理论的强度条件为$\sqrt{\sigma^{2}+4\tau^{2}}\leqslant[\sigma]$。
第四强度理论
第四强度理论也称为形状改变比能理论,其强度条件为$\sigma_{r4}=\sqrt{\frac{1}{2}[(\sigma_{1}-\sigma_{2})^2+(\sigma_{2}-\sigma_{3})^2+(\sigma_{3}-\sigma_{1})^2]}\leqslant[\sigma]$。
在平面应力状态下,$\sigma_{2} = 0$,$\sigma_{1,3}=\frac{\sigma}{2}\pm\sqrt{(\frac{\sigma}{2})^2+\tau^2}$,代入可得$\sigma_{r4}=\sqrt{\sigma^{2}+3\tau^{2}}\leqslant[\sigma]$。
本题中给出的公式(4)$\sqrt{\sigma^{2}+4\tau^{2}}\leqslant[\sigma]$符合第三强度理论的强度条件,所以应采用公式(4)进行强度校核。