文档介绍：材料力学
材料力学研究材料在各种外力作用下产生的应变、应力、强度、刚度和导致各种材料破坏的极限。材料力学是所有工科学生必修的学科,是设计工业设施必须掌握的知识。学习材料力学一般要求学生先修高等数学和理论力学。
材料力学(mechanics of materials)是研究材料在各种外力作用下产生的应变、应力、强度、刚度、稳定和导致各种材料破坏的极限。材料力学是所有工科学生必修的学科,是设计工业设施必须掌握的知识。学习材料力学一般要求学生先修高等数学和理论力学。材料力学与理论力学、结构力学并称三大力学。
材料力学(mechanics of materials)主要研究杆件的应力、变形以及材料的宏观力学性能的学科。材料力学是固体力学的一个基础分支。它是研究结构构件和机械零件承载能力的基础学科。其基本任务是:将工程结构和机械中的简单构件简化为一维杆件,计算杆中的应力、变形并研究杆的稳定性,以保证结构能承受预定的载荷;选择适当的材料、截面形状和尺寸,以便设计出既安全又经济的结构构件和机械零件。
材料力学是工程设计的基础之一,即结构构件或机器零件的强度、刚度和稳定性分析的基础。在工程设计中,要求构件或零件在给定外力作用下,具有足够的强度、刚度和稳定性。构件或零件在外力作用下,不发生破坏,也不发生塑性变形,则称其具有足够的强度;若弹性变形不超过一定限度,则称其具有足够的刚度;若在特定外力(如细长杆承受轴向压力)作用下,其平衡和变形形式无突然转变,则称其具有足够的稳定性。
在结构承受载荷或机械传递运动时,为保证各构件或机械零件能正常工作,构件和零件必须符合如下要求:不发生断裂,即具有足够的强度;弹性变形应不超出允许的范围,即具有足够的刚度;在原有形状下的平衡应是稳定平衡,也就是构件不会失去稳定性。对强度、刚度和稳定性这三方面的要求,有时统称为“强度要求”,而材料力学在这三方面对构件所进行的计算和试验,统称为强度计算和强度试验。
在人们运用材料进行建筑、工业生产的过程中,需要对材料的实际承受能力和内部变化进行研究,这就催生了材料力学。运用材料力学知识可以分析材料的强度、刚度和稳定性。材料力学还用于机械设计使材料在相同的强度下可以减少材料用量,优化机构设计,以达到降低成本、减轻重量等目的。
在材料力学中,将研究对象被看作均匀、连续且具有各向同性的线性弹性物体。但在实际研究中不可能会有符合这些条件的材料,所以须要各种理论与实际方法对材料进行实验比较。
材料在机构中会受到拉伸、压缩、弯曲、扭转及其组合等变形。根据胡克定律(Hooke's law),在弹性限度内,物体的应力与应变成线性关系。
典型的实验包括:
简单拉伸压缩实验
冲击破坏实验
稳定性
微小形变测量
材料弹性测量
材料力学的任务
1. 研究材料在外力作用下破坏的规律;
2. 为受力构件提供强度,刚度和稳定性计算的理论基础条件;
3. 解决结构设计安全可靠与经济合理的矛盾。
材料力学基本假设
1、连续性假设——组成固体的物质内毫无空隙地充满了固体的体积:
2、均匀性假设--在固体内任何部分力学性能完全一样:
3、各向同性假设——材料沿各个不同方向力学性能均相同:
4、小变形假设——变形远小于构件尺寸,便于用变形前的尺寸和几何形状进行计算研究。
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