材料力学应力状态与强度理论那章的章末思考题,水杯破裂问题

来源：学生作业帮编辑：作业帮分类：综合作业时间：2024/05/16 14:47:53

材料力学应力状态与强度理论那章的章末思考题,水杯破裂问题
冬天玻璃杯倒热水里面和外面谁先破裂.
顺便问下玻璃的拉伸与压缩许用应力.
再对比下,冬天管道里面的水冻成冰会把铁管撑破而不是铁管把冰给压碎（水管壁与管内所结冰的相互作用力应该相等,难道铁管的抗拉强度比不上冰的抗压强度?）,是否和玻璃杯那题有联系

冬天玻璃杯倒热水里面和外面谁先破裂.
应该是外侧先破裂,当冬天玻璃杯倒热水比例被内外侧温差相当大,内侧的热膨胀变形比外侧大,外侧膨胀变形小,所以玻璃杯内侧受到压应力,外侧受到拉应力,拉压应力大小应相等,由于玻璃的拉压强度分别为抗拉48.1MPa 抗压785-1150MPa 抗压强度远大于抗拉强度,所以玻璃杯外侧先破裂.
冬天管道里面的水冻成冰会把铁管撑破而不是铁管把冰给压碎.其原理和玻璃杯倒热水不同,
因为冰的膨胀,冰的四周（六个面,三个方向）均受到压力,而钢管不管内测还外侧均受到单一方向的拉应力（纵向较小可以忽略）内壁还会受到压应力的影响.
钢抗拉压的强度应该远远高于冰,但冰的晶粒是受到3个方向的压应力,所以这时冰并不易破裂,而破裂的是钢管.
再问：好棒，终于来了一位能用材力知识点来回答问题的了。 1、玻璃杯外部先破裂的原因是否仅仅就是因为玻璃这种材料的许用压应力大于拉应力，如果反过来的话就是内部先破裂？和结构是否有关，就好比鸡蛋壳内外部？ 2、水管这题，是否说明3向压应力比较不容易发生脆断?还有低碳钢这种拉压许可应力差不多的实际上单向受拉比单向受压要容易发生脆断？能否再举一些材料容易发生脆断的受力模式。（主要说一下塑形材料）
再答： 1、个人认为：玻璃杯外部先破裂的原因就仅仅是因为玻璃这种材料的许用压应力大于拉应力。因为这时拉压应力是大小相等的，再有区别的话就是玻璃在不同温度下的许用拉压应力不同了。 2、当一个晶粒三个方向受到相同的压力时，是不会产生变形的（或很小很小，这个我说不清楚了），没有变形也就不会产生应力了。低碳钢这种拉压许可应力差不多，但一般塑像材料许用压应力也比许用拉应力高，对于脆性材料许用拉压应力的差别更大，所以对于脆性材料的机构设计尽量使零件受压。上面的第二题，因钢管内壁一个方向受拉，另一个方向受压，而外侧仅仅受拉，所以内壁首先破坏。材料力学学了30多年了用的很少我就能解释这么多了但愿对你有帮助

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