材料力学概述1

材料力学是研究构件承载能力的一门科学。与理论力学不同,材料力学研究的对象主要是

变形体,而理论力学研究对象为刚体。

从古至今,人类创造了无数种机械和建筑,并使其经久耐用、美观实用,这其中经历了无数尝试。比如应县木塔、赵州桥等都是古代工程的代表。在《材料力学》这门学科出现之前,人们主要是通过实践经验进行生产活动的。上个世纪初,力学家铁木辛柯.S.P编写了《材料力学》、《结构力学》等多种书籍,使力学各学科逐渐规范化。通过将力学知识应用在工程中,极大的加快了产品开发周期,并使可靠性有所保证。本文将对《材料力学》这门学科进行简单的介绍。

材料力学概述1

1 材料力学的基本概念

(1)构件:工程结构或机械的每一组成部分,如行车结构中的横梁、吊索等,它是材料力学的研究对象。

(2)变形:在外力作用下,固体内各点相对位置的改变。(宏观上看就是物体尺寸和形状的改变)。变形分为弹性变形和塑形变形(残余变形)。弹性变形随外力消失而消失,而塑形变形在外力解除后依然存在。

(3)内力:构件内由于发生变形而产生的相互作用力。(内力随外力的增大而增大)

2 材料力学的任务

(1)强度要求:构件抵抗破坏的能力称为强度。

(2)刚度要求:构件抵抗变形的能力称为刚度。

材料力学概述1

(3)稳定性要求:构件在外力作用下,具有保持原有平衡形态的能力称为稳定性。

在实际工程中,一般会涉及到这三种要求的综合性问题。但不同部件对这三种要求都会有侧重点,应根据实际情况进行判断。

材料力学概述1

工程设计的基本要求可归结为两条:安全性和经济性。

首先要求构件满足强度、刚度和稳定性的要求,并具有足够的强度储备。另一方面要求构件具有最佳的几何形状,材料消耗少,使整个设计达到精巧、重量轻,取得最好的经济效益。但安全性与经济性这两方面的要求往往是互相矛盾的。

材料力学的任务就是在满足强度、刚度和稳定性的要求下,为设计既经济又安全的构件,提供必要的理论基础和计算方法。

一个构件的强度、刚度和稳定性与它的材料的力学性能息息相关,为了解材料的力学性能,必须进行实验研究。所以实验研究是完成材料力学的任务所必需的途径和手段。

3 材料力学的基本假设

实际情况通常是很复杂的,为了简化材料力学的分析模型,需要对研究对象进行一些假设。在外力作用下,一切固体都将发生变形,故称为变形固体。在材料力学中,对变形固体作如下假设:

(1)连续性假设:认为整个物体体积内毫无空隙地充满物质(事实上,分子间是有间隙的,由于分子太小,故可看作在宏观上连续)。

(2)均匀性假设:认为物体内的任何部分,其力学性能相同。

(3)各向同性假设:认为在物体内各个不同方向的力学性能相同。

(4)小变形与线弹性范围:认为构件的变形极其微小,比构件本身尺寸要小得多。


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