材料的极限应力与许用应力

1.材料的极限应力

应力会随着外力的增加而增长,对于给定的某一种材料来说,应力的增长是有一定限度的,超过这一限度,材料就要破坏。对某种材料来说,应力可能达到的这个限度称为该种材料的极限应力,其极限应力值要通过材料的力学试验来测定。将测得的极限应力值做适当降低,规定出材料能够安全工作的应力最大值作为材料的许用应力。材料要想安全使用,在使用时其内的应力应该低于它的极限应力,否则,材料就会在使用过程中发生破坏。

根据对材料的力学性质的研究可知,当塑性材料达到屈服极限时,有较大的塑性变形发生;脆性材料达到强度极限时,会引起断裂。构件在工作时,这两种情况都是不允许的。我们把构件发生显著变形或断裂时的最大应力,称为极限应力,用 σ 表示。

塑性材料以屈服极限为极限应力,即 σ σ (或 σ σ .2);脆性材料以强度极限为极限应力,即 σ σ 

2.材料的许用应力

为了保证构件在工作中有足够的强度,构件在荷载作用下的工作应力必须低于极限应力。因实际构件的工作条件受许多外界因素及材料本身性质的影响,许多不利因素无法预计,故必须把工作应力限制在更小的范围内,以保证构件有足够的安全储备。

我们把保证构件安全、正常工作所允许承受的最大应力,称为 许用应力 ,用[ σ ]表示。即

式中:[ σ ]——材料的许用应力;

σ ——材料的极限应力;

——安全系数, >1。

在工程中安全系数 的取值范围,由国家标准规定,一般不能任意改变。对于一般常用材料的安全系数及许用应力数值,在国家标准或有关手册中均可以查到。一般构件在常温、静载条件下,塑性材料的安全系数取 =1.2~2.5,脆性材料的安全系数为 =2.0~3.5。安全系数的选取和许用应力的确定,关系到构件的安全与经济两个方面,这两个方面往往是相互矛盾的,应该正确处理好它们之间的关系。

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