强度理论和强度条件的探讨

强度理论是从各种受力工况下形成的破坏现象中总结出来的破坏规律，找出破坏的共同原因，根据简单的拉伸破坏时的危险应力确定复杂受力情况下破坏的危险应力。

压力容器一般由筒体和封头组成。旋转壳体的应力分析是设计筒体和封头的理论基础，而强度理论是确定当量应力和破坏判据的依据。在压力容器强度设计中，经常涉及的是材料力学中的4种强度理论中的3种，即第一、第三及第四强度理论。强度条件是依据一定的强度理论建立的强度设计准则或失效控制条件，强度条件通常表达为：

式中，Si为依据一定的强度理论得出的当量应力，下标i表示相应的强度理论，如S1表示依据第一强度理论得出的当量应力；［σ］为材料的许用应力。

1．第一强度理论

第一强度理论也叫最大拉应力强度理论。该理论认为，无论材料处于什么应力状态，只要发生脆性断裂，其共同原因都是构件内的最大拉应力σ1达到了极限值。相应的强度条件式为：

压力容器通常都由弹塑性材料制成，一般不会发生脆性断裂，故不适合用第一强度理论进行失效控制。

2．第三强度理论(www.xing528.com)

第三强度理论也叫最大剪应力强度理论。该理论认为，无论材料处于什么应力状态，只要发生屈服失效，其共同原因都是构件内的最大剪应力τmax达到了极限值。相应的强度条件式为：

第三强度理论适用于弹塑性材料，与实验结果比较吻合。JB 4732—2005标准采用第三强度理论进行设计校核。

3．第四强度理论

即形状改变比能理论。该理论认为，无论材料处于什么应力状态，只要材料的最大形状改变比能达到极限值，材料将出现屈服破坏现象。相应的强度条件式为：

与第三强度理论相似，第四强度理论适用于弹塑性材料，与实验结果吻合较好。但计算较为复杂，概念不够直观，ASMEⅧ-2标准采用第四强度理论进行设计校核。