首页 . 工学 . 土木工程 . 岩石力学与工程 . 岩石力学基本理论 . 岩石强度理论

能量理论

/energy theory/
条目作者王明洋

王明洋

最后更新 2024-12-05
浏览 246
最后更新 2024-12-05
浏览 246
0 意见反馈 条目引用

假设形状改变能密度是引起材料屈服破坏的主要因素,即无论材料处于什么应力状态下,只要材料内一点的形状改变能密度达到了材料的极限值,该点处的材料就会发生塑性屈服。又称第四强度理论、形状改变能密度理论或最大畸变能理论。

英文名称
energy theory
又称
第四强度理论、形状改变能密度理论或最大畸变能理论
所属学科
土木工程

其屈服判据可以表示为:

…(1)

式中为形状改变能密度;为材料的极限值。

当物体因外力作用而产生弹性变形时,外力在相应的位移上就作了功,同时在物体内部也就积蓄了能量(既包括体积改变也包括形状改变)。对于线弹性、小变形条件下受力的材料,其积蓄的应变能只取决于外力的最终数值。依据胡克定律,用主应力表达的应变能密度为:

…(2)

体积改变能密度为:

…(3)

形状改变能密度为:

…(4)

上述公式表明,在复杂应力状态下,物体形状的改变及所积蓄的形状改变能密度和3个主应力的差值有关,而物体体积的改变及所积蓄的体积改变能密度和3个主应力的代数和有关。

对于塑性材料,因为在拉伸试验时当正应力达到最大抗拉强度时就出现明显的屈服现象,故而可以通过拉伸试验来确定材料的极限值

代入屈服条件,可得:

…(5)

代入屈服判据公式并化简,可得以应力表示的屈服判据:

…(6)

将右式除以安全系数,可得材料的容许强度,进而建立强度条件:

…(7)

对于塑性材料,能量理论是一种较好的强度理论,但其只适用于拉压性质相同的材料,且认为体积变形能对材料的屈服破坏没有贡献,在应用时应注意其适用条件。

在特殊情况下(中间主应力与最大主应力或最下主应力相等),该理论与最大切应力理论等价。一般情况下,能量理论比最大切应力理论更符合试验结果。但由于最大切应力理论是偏于安全的,且更简洁简便,因而仍被广泛使用。

相关条目

阅读历史

    意见反馈

    提 交

    感谢您的反馈

    我们会尽快处理您的反馈!
    您可以进入个人中心的反馈栏目查看反馈详情。
    谢谢!