强度理论与实验现象

用四大经典理论、莫尔强度理论和质点平衡强度理论的准则和强度条件,对单向拉压、二向拉压、纯扭转等已被认定的实验现象进行对比,对低、中碳钢重新做了纯扭转求最大屈服剪应力实验。发现质点平衡强度理论的符合率较高,13个实验中的有12个符合。尤其是拉伸一剪切使剪切破坏试验变得容易,压缩一剪切使剪切破坏试验变得困难的实验现象与质点平衡强度理论完全符合;莫尔强度理论也只有当拉伸和压缩极限强度不同时才能符合;其他强度理论都与此实验不符合。特别是当三向等应力拉伸（或压缩）时第三强度理论出现相当应力为零;三向等应力拉伸（或压缩）时第四强度理论出现相当应力也为零;即无论多么大的应力都不会使材料破坏的结论,这与实践完全不符。而质点平衡理论得出与第三、第四强度理论不同的结论,并且接近其实验结果。     

单元体斜截面上的应力不是其上质点平衡的应力

以直杆轴向拉伸为例说明：单元体斜截面上的平衡应力只是保证斜截单元体平衡的应力，不是保证其上质点平衡的应力；单元体平衡与质点平衡是不同的。推导出二向应力状态下质点的平衡应力为σ′α=(σ2x+σ2y+2τ2+2τ(σ2x+σ2y)1/2(sinα2+cosα2))1/2，质点平衡应力σ′α与x轴的夹角为αx=arctan(τ+(σ2x+σ2y)1/2sinarctan (σy/σx))/(τ+(σ2x+σ2y)1/2cosarctan(σy/σx))。推导出二向应力状态质点平衡应力的极值条件：σx=σy；     

弯应矩和扭应矩作用下的疲劳强度研究

现行弹性理论不能解决轴扭转和梁弯曲的部分不平衡问题。但"非零应矩弹性理论"证明了扭转存在扭应矩,弯曲存在弯应矩,扭转剪应力和弯曲正应力都不是真应力,只是相当应力,从而找到了上述不平衡问题的根源。本文用"应矩理论"修正了"应力理论"的疲劳强度公式,从而找到了工程疲劳断裂事故产生的原因。     

两种理论下梁振动固有频率试验研究

现行弹性理论用梁弯曲正应力推导出了简支梁振动微分方程,并得出了梁的固有频率公式;而"非零应矩弹性理论"用梁弯曲弯应矩理论推导出了简支梁振动新的微分方程,并得出了新的梁固有频率计算公式。为对比两个固有频率的准确性,本文研究了通过简支梁跨中电机偏心转动施加不同频率的力,从而根据电机的转速确定简支梁发生共振时电机施加力的频率,即为简支梁的固有频率。试验结果:"非零应矩弹性理论"推导出的固有频率和其实测的共振时电机的频率基本一致,其误差都在0.16%~5.32%;而现行弹性理论推导出的固有频率与实测值的误差都在3.79%~43%。这证明了"非零应矩弹性理论"推导出的固有频率更准确。