失效分析ppt教学课件

第7章 强度失效分析与设计准则
失效的概念与分类
刚度失效
大挠度的梁
小曲率板的突然翻转
第7章 强度失效分析与设计准则
失效的概念与分类
塔科玛峡湾桥(1940－1940)
刚度问题
第7章 强度失效分析与设计准则
失效的概念与分类
美国康州桥港市，高层建筑工地顶升楼板施工， 结构突然倒塌，28死，结构连接处缺陷所致
第7章 强度失效分析与设计准则
失效的概念与分类
直径D=1118mm, 壁厚h=14.7mm, 压力p=10MPa, 钢材X70;
st s
m
l
st
pD＝10 1118
2 2 14.7
380MPa
s
SDR=D/h=1118/14.7=76
工程上采用外直径，标准化和设计偏于安全
第7章 强度失效分析与设计准则
材料的力学行为
屈服行为
ss 屈服强度
第7章 强度失效分析与设计准则 单向应力状态下
材料的力Hale Waihona Puke Baidu行为
屈服行为
条件屈服应力
s0.2
—塑性应变
等于0.2％
时的应力值
(铝,镁合金等)
第7章 强度失效分析与设计准则 单向应力状态下
材料的力学行为
硬化与软化行为
第7章 强度失效分析与设计准则 单向应力状态下
第7章 强度失效分析与设计准则
失效的概念与分类
失效分类
屈曲失效(Failure by Buckling,Failure by Lost Stability)—由于平衡构形 的突然转变而引起的失效.
第7章 强度失效分析与设计准则
失效的概念与分类
石油储柜屈曲失效
Elephant Foot Buckling and Diamond Shape Buckling
失效的概念与分类
强度失效
1989年，前苏联乌拉尔山，输气管爆裂，死伤1024人
第7章 强度失效分析与设计准则
失效的概念与分类
西气东输管道线路走向示意图
库尔勒 轮南
鄯善 哈密 柳园
涩北
北京
武威
榆林
甘塘 中宁
柳林 石家庄
淄博
西宁 兰州
靖边 西安
长治 济南
郑州
尉氏 蚌埠
淮南
南京 上海
荆州
合肥
忠县
武汉
长4170km，10MPa内压力，穿过人口稠密区，可靠性非常重要
第7章 强度失效分析与设计准则
失效的概念与分类 建立一般应力状态下强度失效 判据与设计准则的思路 单向应力状态下材料的力学行为 几种常用的强度设计准则 结论与讨论
第7章 强度失效分析与设计准则
失效的概念与分类
第7章 强度失效分析与设计准则
失效的概念与分类
失效分类
强度失效(Failure by Lost Strength)— 由于断裂(Rupture)或屈服(Yield)引起的失效
1988,美国Aloha 737飞机断裂，原因是使用19年，国 内航线的大量起落载荷循环,导致零件疲劳失效。
第7章 强度失效分析与设计准则
失效的概念与分类
蠕变失效 (Failure by Creep)—在一定 的温度下，应力保持不变，应变随着时间 的增加而增加，最终导致构件失效。
松弛失效(Failure by Relaxation)—在 一定的温度下，应变保持不变，应力随着 时间增加而降低，从而导致构件失效。
失效的概念与分类
桥梁与结构震害
阪神高速公路神户段 内高架桥部分倾覆
第7章 强度失效分析与设计准则
失效的概念与分类
桥梁与结构震害
a.墙式桥墩在施工缝处剪切破坏 b.独柱墩弯剪破坏 钢筋混凝土桥墩严重破坏情况
第7章 强度失效分析与设计准则
失效的概念与分类
失效分类
刚度失效(Failure by Lost Rigidity)— 由于过量的弹性变形引起的失效.
O
聚合物(Polymer)
第7章 强度失效分析与设计准则
橡胶
第7章 强度失效分析与设计准则 单向应力状态下
材料的力学行为
三种拉伸应力应变曲线
屈断弹服裂性强阶阶化段段阶段
第7章 强度失效分析与设计准则 单向应力状态下
材料的力学行为
弹性行为
se 弹性极限 sp 比例极限
第7章 强度失效分析与设计准则 单向应力状态下
第7章 强度失效分析与设计准则 建立强度失效判据与
设计准则的思路
不可能性与可能性
逐一由试验建立失效判据的不可能性； 对于相同的失效形式建立失效原因
假说的可能性； 利用拉伸试验的结果建立复杂应力
状态下的失效判据
第7章 强度失效分析与设计准则 建立强度失效判据与
设计准则的思路
两种强度失效形式
(1) 屈 服 (2) 断 裂
第7章 强度失效分析与设计准则 单向应力状态下
材料的力学行为
三种拉伸应力应变曲线
脆性材料 （铸铁、陶瓷）
第7章 强度失效分析与设计准则 单向应力状态下
材料的力学行为
三种拉伸应力应变曲线
韧性材料 （金属）
第7章 强度失效分析与设计准则 单向应力状态下
材料的力学行为
三种拉伸应力应变曲线
聚合物材料
第7章 强度失效分析与设计准则
第7章 强度失效分析与设计准则
失效的概念与分类
屈曲失效
第7章 强度失效分析与设计准则
失效的概念与分类
疲劳失效 (Failure by Fatigue) — 由于交变应力的作用，初始裂纹不断 扩展而引起的脆性断裂。
第7章 强度失效分析与设计准则
失效的概念与分类
失效—由于材料的力学行为而使
构件丧失正常功能的现象.
无裂纹体 含裂纹体
第7章 强度失效分析与设计准则
单向应力状态下 材料的力学行为
第7章 强度失效分析与设计准则 单向应力状态下
材料的力学行为
三种拉伸应力-应变曲线 弹性行为 屈服行为 断裂行为 硬化与软化行为 拉延行为 卸载与重新加载行为 单向压缩应力状态下材料的力学行为 单向应力状态下材料的失效判据
第7章 强度失效分析与设计准则
失效的概念与分类
失效—由于材料的力学行为而使
构件丧失正常功能的现象.
1983,北京中国社科院科研楼工地脚手架,高54米，长17米， 重56吨，距地面5-6米处突然弯弓倒塌，5死7伤，结构缺陷失稳
第7章 强度失效分析与设计准则
失效的概念与分类
管道的全尺寸爆裂实验现场
第7章 强度失效分析与设计准则
第7章 强度失效分析与设计准则
失效的概念与分类
失效分类
强度失效 刚度失效 屈曲失效 疲劳失效 蠕变失效 松弛失效
第7章 强度失效分析与设计准则
建立一般应力状态下强度 失效判据与设计准则的思路
第7章 强度失效分析与设计准则 建立强度失效判据与
设计准则的思路
难点
应力状态的多样性 试验的复杂性 不可能性与可能性