نظرًا لأن تلف المواد ينقسم إلى شكلين من الكسر الهش والإنتاجية وفقًا لطبيعتها الفيزيائية ، يتم تقسيم نظريات القوة إلى فئتين وفقًا لذلك ، وفيما يلي نظريات القوة الأربع المستخدمة بشكل شائع في الوقت الحاضر.
1 ، أقصى نظرية إجهاد الشد (أول نظرية القوة التي هي أقصى إجهاد رئيسي)
تُعرف هذه النظرية أيضًا باسم نظرية القوة الأولى.هذه النظرية أن السبب الرئيسي للضرر هو أقصى إجهاد الشد.بغض النظر عن حالة الإجهاد المعقدة والبسيطة ، طالما أن الضغط الرئيسي الأول يصل إلى حد قوة التمدد أحادي الاتجاه ، أي الكسر.
شكل الضرر: كسر.
حالة الضرر: σ1 = σb
حالة القوة: σ1 ≤ [σ]
أثبتت التجارب أن نظرية القوة هذه تشرح بشكل أفضل ظاهرة تكسر المواد الهشة مثل الحجر والحديد الزهر على طول المقطع العرضي حيث يوجد أقصى إجهاد شد ؛إنه غير مناسب للحالات التي لا تحتوي على ضغوط شد مثل الضغط أحادي الاتجاه أو الضغط ثلاثي الاتجاهات.
العيب: لا يتم النظر في الإجهادين الرئيسيين الآخرين.
نطاق الاستخدام: قابل للتطبيق على المواد الهشة تحت التوتر.مثل الزهر الشد والتواء.
2 、 أقصى نظرية إجهاد خط الاستطالة (نظرية القوة الثانية ، أي أقصى إجهاد رئيسي)
تسمى هذه النظرية أيضًا بنظرية القوة الثانية.تعتقد هذه النظرية أن السبب الرئيسي للضرر هو أقصى إجهاد لخط الاستطالة.بغض النظر عن حالة الإجهاد المعقدة والبسيطة ، طالما أن السلالة الرئيسية الأولى تصل إلى القيمة الحدية للتمدد في اتجاه واحد ، أي الكسر.افتراض الضرر: يصل إجهاد الاستطالة الأقصى إلى الحد الأقصى في التوتر البسيط (يُفترض أنه حتى يحدث الكسر لا يزال من الممكن حسابه باستخدام قانون هوك).
شكل الضرر: كسر.
حالة تلف الكسر الهش: ε1 = εu = b / E.
ε1 = 1 / E [σ1-μ (σ2 + σ3)]
حالة الضرر: σ1-μ (σ2 + σ3) = b
حالة القوة: σ1-μ (σ2 + σ3) ≤ [σ]
ثبت أن نظرية القوة هذه تفسر بشكل أفضل ظاهرة الكسر على طول المقطع العرضي للمواد الهشة مثل الحجر والخرسانة عندما تتعرض للتوتر المحوري.ومع ذلك ، فإن نتائجها التجريبية لا تتفق إلا مع مواد قليلة ، لذلك نادرًا ما يتم استخدامها.
مساوئ: لا يمكن أن تشرح على نطاق واسع القانون العام للضرر الكسر الهش.
نطاق الاستخدام: مناسب للحجر والخرسانة المضغوطة محوريًا.
3 ، أقصى نظرية إجهاد القص (نظرية القوة الثالثة أن قوة Tresca)
تُعرف هذه النظرية أيضًا باسم نظرية القوة الثالثة.هذه النظرية أن السبب الرئيسي للضرر هو أقصى إجهاد القص
بغض النظر عن حالة الإجهاد المعقدة والبسيطة ، طالما أن أقصى إجهاد القص يصل إلى قيمة إجهاد القص القصوى في تمدد أحادي الاتجاه ، أي ينتج عنه.افتراض الضرر: علامة خطر حالة الإجهاد المعقدة يصل أقصى إجهاد القص إلى حدود إجهاد القص البسيط الشد والضغط.
شكل الضرر: العائد.
عامل الضرر: أقصى إجهاد القص.
τmax = τu = σs / 2
شروط الضرر الناتج: τmax = 1/2 (σ1-σ3)
حالة الضرر: σ1-σ3 = σs
حالة القوة: σ1-σ3 ≤ [σ]
من الناحية التجريبية ، ثبت أن هذه النظرية يمكن أن تفسر بشكل أفضل ظاهرة تشوه البلاستيك في المواد البلاستيكية.ومع ذلك ، فإن الأعضاء المصممة وفقًا لهذه النظرية هم في الجانب الآمن لأن تأثير 2σ لا يؤخذ في الاعتبار.
العيب: لا تأثير 2σ.
نطاق الاستخدام: مناسب للحالة العامة للمواد البلاستيكية.الشكل بسيط والمفهوم واضح والآلة مستخدمة على نطاق واسع.ومع ذلك ، فإن النتيجة النظرية أكثر أمانًا من النتيجة الفعلية.
4 ، تغير شكل نظرية الطاقة المحددة (نظرية القوة الرابعة التي يقوم بها فون ميزس القوة)
تُعرف هذه النظرية أيضًا باسم نظرية القوة الرابعة.هذه النظرية: بغض النظر عن حالة الإجهاد الموجودة في المادة ، فإن ميكانيكا المواد للمادة قد أسفرت عن وصول نسبة تغير الشكل (du) إلى قيمة حدية معينة.يمكن إنشاء هذا على النحو التالي
حالة الضرر: 1/2 (1-σ2) 2 + 2 (σ2-σ3) 2+ (σ3-σ1) 2 = s
حالة القوة: σr4 = 1/2 (1-σ2) 2+ (σ2-σ3) 2 + (σ3-σ1) 2≤ []
بناءً على بيانات الاختبار لأنابيب رفيعة من عدة مواد (فولاذ ، نحاس ، ألومنيوم) ، يتضح أن نظرية الطاقة المحددة لتغيير الشكل أكثر اتساقًا مع النتائج التجريبية من نظرية القوة الثالثة.
الشكل الموحد لنظريات القوة الأربع: بحيث يكون للضغط المكافئ σrn تعبيرًا موحدًا عن حالة القوة
σrn≤ [σ].
التعبير عن الإجهاد المكافئ.
σr1 = σ 1≤ [σ]
σr2 = 1-μ (σ2 + σ3) ≤ [σ]
σ ص 3 = 1-σ3≤ [σ]
σr4 = 1/2 (1-σ2) 2+ (σ2-σ3) 2+ (σ3-σ1) 2≤ [σ]
