第七章材料力学基本概念

材料力学概述与基本概念材料力学是一个研究材料内部结构、性质和行为的学科，它是材料科学与工程学的基础。

本文将对材料力学的概述和基本概念进行探讨。

一、材料力学的概述材料力学是研究固体材料的力学性能的科学。

它主要研究材料的力学性质，包括力学行为、应力应变关系、破坏行为等。

材料力学的研究对象涉及各种材料，包括金属、陶瓷、聚合物等。

材料力学的发展旨在揭示材料的力学行为规律，为材料设计和工程应用提供基础。

二、基本概念1. 应力（Stress）在材料力学中，应力是指力对单位面积的作用。

它可以描述材料内部分子间的相互作用力，常用符号为σ。

应力的单位为帕斯卡（Pa）或兆帕（MPa）。

应力可分为正应力、剪应力等。

2. 应变（Strain）应变是材料在受力作用下产生的变形程度。

它衡量了材料单位长度或单位体积的形变程度，常用符号为ε。

应变的单位为无量纲。

3. 弹性模量（Elastic Modulus）弹性模量是衡量材料恢复力的能力。

它表示材料在受到外力作用后，恢复到原来形状的能力。

常见的弹性模量有杨氏模量、剪切模量等。

4. 屈服强度（Yield Strength）屈服强度是材料在受到外力作用下开始产生塑性变形的应力值。

如果超过屈服强度，材料将会产生可见的塑性变形。

屈服强度可以用来评估材料的韧性和可塑性。

5. 断裂强度（Fracture Strength）断裂强度是材料在受到外力作用下发生断裂的应力值。

它是衡量材料抵抗断裂的能力的重要指标。

6. 破坏韧性（Fracture Toughness）破裂韧性是指材料抵抗裂纹扩展和破坏的能力。

它是衡量材料抗破坏能力的重要参数。

7. 应力-应变曲线（Stress-Strain Curve）应力-应变曲线是描述材料应力和应变关系的图表。

它可以用来分析材料的强度、韧性、刚性等性能。

总结：材料力学是材料科学与工程学中的核心学科之一，它的发展和应用为材料设计和工程应用提供了重要理论基础。

基本概念如应力、应变、弹性模量、屈服强度、断裂强度、破坏韧性等，是分析和评价材料性能的重要依据。

材料力学材料力学基本概念基本概念Simwe ：lian20041、强度：在载荷作用下构件抵抗破坏的能力；刚度：在载荷作用下构件抵抗变形的能力；稳定性：在载荷作用下构件保持稳定平衡的能力；2、基本假设：连续性假设：物体在其整个体积内充满了物质而毫无空隙，其结构是密实的； 均匀性假设：从物体内任意一点处取出的体积单元，其力学性能都能代表整个物体的力学性能；各向同性假设：材料沿各个方向的力学性能相同。

3、力学性能：材料在外力作用下所表现出来的变形和破坏方面的特征。

4、应力：受力杆件某一截面上一点处的内力集度。

正应力：垂直于截面的法向分量切应力：与截面相切的切向分量5、圣维南原理：力作用于杆端方式的不同，只会使与杆端距离不大于杆的横向尺寸的范围内受到影响。

6、一点处的应力状态：通过一点的所有不同方位截面上应力的全部情况。

7、线应变：每单位长度的伸长（或缩短）。

LL ∆=ε 8、胡克定律：当杆内的应力不超过材料的某一极限值（比例极限）时，杆的伸长△L 与其所受外力F 、杆的原长L 成正比，而与其横截面面积A 成反比。

引进比例常数E ，故有：EAL F L N =∆ 9、泊松比：当拉（压）杆内的应力不超过材料的比例极限时，横向线应变ε’与纵向线应变ε的绝对值之比为一常数，称此值为横向变形因数或泊松比。

εεµ'= 10、应变能：伴随弹性变形的增减而改变的能量称为应变能。

11、应力应变曲线：纵坐标表示名义应力，横坐标表示名义应变，这种能反应材料的力学性能的曲线图称为应力应变曲线。

比例极限：在弹性阶段内，应力应变符合胡克定律的最高限，与之对应的应力称为比例极限；弹性极限：弹性阶段的最高点卸载后不发生塑性变形的极限，与之对应的应力称为弹性极限；屈服极限：在屈服阶段内，应力有幅度不大的波动，最高点的应力为上屈服极限，最低点的应力为下屈服极限，通常将下屈服极限称为屈服极限；强度极限：在强化阶段，最高点对应的应力称为强度极限。

材料力学知识点总结材料力学是研究材料在各种外力作用下产生的应变、应力、强度、刚度和稳定性的学科。

它是工程力学的一个重要分支，对于机械、土木、航空航天等工程领域的设计和分析具有重要意义。

以下是对材料力学主要知识点的总结。

一、基本概念1、外力与内力外力是指物体受到的来自外部的作用力，包括集中力、分布力等。

内力则是物体内部各部分之间的相互作用力，当物体受到外力作用时，内力会随之产生以抵抗外力。

2、应力与应变应力是单位面积上的内力，它反映了材料内部受力的强弱程度。

应变是物体在受力作用下形状和尺寸的相对变化，分为线应变和切应变。

3、杆件的基本变形杆件在受力作用下主要有四种基本变形形式：拉伸（压缩）、剪切、扭转和弯曲。

二、拉伸与压缩1、轴力与轴力图轴力是指杆件沿轴线方向的内力。

通过绘制轴力图，可以直观地表示出轴力沿杆件轴线的变化情况。

2、横截面上的应力在拉伸（压缩）情况下，横截面上的应力均匀分布，其大小等于轴力除以横截面面积。

3、材料在拉伸与压缩时的力学性能通过拉伸试验，可以得到材料的强度指标（屈服强度、抗拉强度）和塑性指标（伸长率、断面收缩率）。

不同材料具有不同的力学性能，如低碳钢的屈服和强化阶段，铸铁的脆性等。

4、胡克定律在弹性范围内，应力与应变成正比，即σ ＝Eε ，其中 E 为弹性模量。

5、拉伸（压缩）时的变形计算根据胡克定律，可以计算杆件在拉伸（压缩）时的变形量。

三、剪切1、剪切内力与剪切应力剪切内力通常用剪力表示，剪切应力则是单位面积上的剪力。

2、剪切实用计算在工程中，通常采用实用计算方法来确定剪切面上的平均应力。

四、扭转1、扭矩与扭矩图扭矩是指杆件在扭转时横截面上的内力偶矩。

扭矩图用于表示扭矩沿杆件轴线的变化。

2、圆轴扭转时的应力与变形圆轴扭转时，横截面上的应力分布呈线性规律，其最大应力发生在圆周处。

扭转角的计算与材料的剪切模量、扭矩和轴的长度等因素有关。

五、弯曲1、剪力与弯矩弯曲内力包括剪力和弯矩，它们的计算和绘制剪力图、弯矩图是弯曲分析的重要内容。

材料力学的几个基本概念：为了保证机械系统或者整个结构的正常工作，其中每个零部件或者构件都必须能够正常的工作。

工程构件安全设计的任务就是保证构件具有足够的强度、刚度及稳定性。

材料力学的任务是：研究构件的强度、刚度、稳定性的问题。

齿轮必须有足够的强度和刚度1、强度：构件或者零部件在外力作用下，抵御破坏(断裂)或者显著变形的能力。

;强度是反映材料发生断裂等破坏时的参数，强度一般有抗拉强度、抗压强度等，就是当应力达到多少时材料发生破坏的量，强度单位一般是兆帕。

2、弹性及弹性形变：材料在外力作用下产生变形，当外力取消后，材料变形即刻消失并完全恢复到原来形状的性质称为弹性，这种可恢复的变形称为弹性变形;3、塑性变形：/物体在一定的外力的作用下形变，当施加的外力撤除或消失后，物体不能恢复原状的一种物理现象;4、刚度：刚度是指材料在受力时抵抗弹性变形的能力，刚性大的材料，其硬度、拉伸强度、弯曲强度值比较大;断裂伸长率、冲击强度值会比较小;刚度是反映结构变形与力的大小关系的参数，即结构受多大力产生多少变形的量，简单说，就是一根弹簧，拉力除以伸长量就是弹簧的刚度。

刚度单位一般是N/m。

5、硬度：材料局部抵抗硬物压入其表面的能力称为硬度，固体对外界物体入侵的局部抵抗能力是比较各种材料软硬的指标;强度、刚度、硬度的区别：强度是抵抗塑性变形的能力，刚度是表示材料发生弹性变形的难易程度。

硬度是材料弹性、塑性、强度和韧性等力学性能的综合指标，它既可理解为是材料抵抗弹性变形、塑性变形或破坏的能力，也可表述为材料抵抗残余变形和反破坏的能力;6、稳定性：在载荷作用下，构件保持原有平衡状态的能力。

翻转机构，所有结构协调，足够的稳定性7、韧性：材料在塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力，韧性越好则发生脆性断裂的可能性越小;8、脆性：脆性是指材料在外力作用下(如拉伸、冲击等)仅产生很小的变形即断裂破坏的性质;9、应力：物体由于外因(受力、湿度、温度场变化等)而变形时，在物体内各部分之间产生相互作用的内力以抵抗这种外因的作用，并且试图使物体从变形后的位置恢复到变形前的位置，单位面积上的内力即为应力;10、应变：物体在受到外力作用下会产生一定的变形，变形的程度称应变;分料输送线，考虑钣金的强度和变形，轴的强度等。

材料力学基本概念一、基本概念1 材料力学的任务是：研究构件的强度、刚度、稳定性的问题，解决安全与经济的矛盾。

2 强度：构件抵抗破坏的能力。

3 刚度：构件抵抗变形的能力。

4 稳定性：构件保持初始直线平衡形式的能力。

5 连续均匀假设：构件内均匀地充满物质。

6 各项同性假设：各个方向力学性质相同。

7 内力：以某个截面为分界，构件一部分与另一部分的相互作用力。

8 截面法：计算内力的方法，共四个步骤：截、留、代、平。

9 应力：在某面积上，内力分布的集度(或单位面积的内力值)、单位Pa。

10 正应力：垂直于截面的应力(σ)11 剪应力：平行于截面的应力( )12 弹性变形：去掉外力后，能够恢复的那部分变形。

13 塑性变形：去掉外力后，不能够恢复的那部分变形。

14 四种基本变形：拉伸或压缩、剪切、扭转、弯曲。

二、拉压变形15 当外力的作用线与构件轴线重合时产生拉压变形。

16 轴力：拉压变形时产生的内力。

17 计算某个截面上轴力的方法是：某个截面上轴力的大小等于该截面的一侧各个轴向外力的代数和，其中离开该截面的外力取正。

18 画轴力图的步骤是：①画水平线，为X轴，代表各截面位置；②以外力的作用点为界，将轴线分段；③计算各段上的轴力；④在水平线上画出对应的轴力值。

（包括正负和单位）19 平面假设：变形后横截面仍保持在一个平面上。

20 拉（压）时横截面的应力是正应力，σ=N/A21 斜截面上的正应力：σα=σcos²α22 斜截面上的切应力： α=σSin2α/223 胡克定律：杆件的变形时与其轴力和长度成正比，与其截面面积成反比，计算式△L=NL/EA（适用范围σ≤σp）24 胡克定律的微观表达式是σ=Eε。

25 弹性模量（E）代表材料抵抗变形的能力（单位P a）。

26 应变：变形量与原长度的比值ε=△L/L（无单位），表示变形的程度。

27 泊松比（横向变形与轴向变形之比）μ=∣ε1/ε∣28 钢（塑）材拉伸试验的四个过程：比例阶段、屈服阶段、强化阶段、劲缩阶段。

材料力学基本概念材料力学是研究材料受力和变形规律的一门学科，它是现代工程学和科学研究中不可或缺的基础学科之一。

材料力学的基本概念包括应力、应变、弹性模量、屈服强度、断裂韧性等。

本文将从这些基本概念入手，对材料力学进行简要介绍。

应力是材料内部单位面积上的受力情况，通常用σ表示。

应力分为正应力和剪切应力两种。

正应力是垂直于截面的应力，而剪切应力是平行于截面的应力。

应力的大小可以通过受力面积来计算，是描述材料受力情况的重要参数。

应变是材料在受力作用下产生的形变，通常用ε表示。

应变也分为正应变和剪切应变两种。

正应变是材料在受力作用下产生的长度变化与原始长度的比值，而剪切应变是材料在受力作用下产生的形变角与原始形变角的差值。

应变是描述材料变形情况的重要参数。

弹性模量是描述材料在受力作用下的变形能力的物理量，通常用E表示。

弹性模量越大，表示材料的刚度越大，抗变形能力越强。

弹性模量是材料力学中的重要参数，对于材料的选择和设计具有重要意义。

屈服强度是材料在受力作用下开始产生塑性变形的应力值，通常用σy表示。

超过屈服强度后，材料会产生塑性变形，而不再能够完全恢复原状。

屈服强度是材料抗塑性变形的重要参数，对于材料的强度设计具有重要意义。

断裂韧性是描述材料抗断裂能力的物理量，通常用KIC表示。

断裂韧性越大，表示材料抗断裂能力越强。

断裂韧性是材料力学中的重要参数，对于材料的耐久性和可靠性具有重要意义。

综上所述，材料力学的基本概念包括应力、应变、弹性模量、屈服强度、断裂韧性等。

这些基本概念是材料力学研究的基础，对于材料的选择、设计和应用具有重要意义。

通过对这些基本概念的理解和掌握，可以更好地应用材料力学知识，为工程实践和科学研究提供有力支持。

希望本文能够对材料力学的学习和应用有所帮助。

材料力学概念及基础知识材料力学是一门研究构件承载能力的科学，其任务是在保证安全和经济的前提下，研究构件的强度、刚度和稳定性问题。

强度是指构件抵抗破坏的能力，刚度是指构件抵抗变形的能力，稳定性是指构件保持初始直线平衡形式的能力。

为了研究这些问题，材料力学假设构件内均匀充满物质，并且在各个方向力学性质相同。

在材料力学中，内力是指构件内由于发生变形而产生的相互作用力。

计算内力的方法是通过截面法，包括四个步骤：截、留、代、平。

应力是在某个面积上内力分布的集度，单位为Pa。

正应力是垂直于截面的应力，而剪应力是平行于截面的应力。

材料力学研究的基本变形包括拉伸或压缩、剪切、扭转和弯曲。

拉压变形发生在外力的作用线与构件轴线重合时，此时会产生轴力。

计算某个截面上轴力的大小等于该截面的一侧各个轴向外力的代数和，其中离开该截面的外力取正。

轴力图的绘制步骤是先画出水平线作为X轴，然后以外力的作用点为界将轴线分段。

最后，材料力学的研究对象包括杆件、板壳和块体等构件。

为了完成材料力学的任务，理论分析和实验研究都是必不可少的手段。

材料力学主要研究构件的强度、刚度和稳定性理论。

其中，杆件包括直杆（轴线为直线）和曲杆（轴线为曲线）。

杆件受到大小相等、方向相反且作用平面垂直于杆件轴线的力偶作用时，杆件的横截面会产生相对转动。

变形性质可以分为弹性变形和塑性变形。

研究内力的方法是截面法，而表示内力密集程度的指标是应力。

基本变形有轴向拉伸或压缩、剪切、扭转和弯曲。

轴力图可以表示轴力与横截面积的关系。

平面假设是指受轴向拉伸的杆件，在变形后横截面积仍保持不变的情况下，两平面相对位移了一段距离。

应力集中是指在某些局部位置，应力骤然增大的现象。

低碳钢的四个表现阶段是弹性阶段、屈服阶段、强化阶段和局部变形阶段。

材料强度性能的主要指标是屈服强度和抗拉强度，而塑性指标主要是伸长率和断面收缩率。

材料的脆性和塑性可以通过延伸率来区分。

连接杆主要有铆钉链接、螺栓链接、焊接、键连接和销轴链接。

材料力学基础知识材料力学是研究物质内部力学性质和材料的力学性能的一门学科，它是材料科学的重要组成部分。

在工程领域中，材料力学的基础知识是非常重要的，它可以帮助工程师们更好地理解材料的性能和行为，从而设计出更加安全可靠的工程结构。

首先，我们来了解一下材料力学的基本概念。

材料力学主要研究材料在外力作用下的应力、应变和变形等力学性能。

其中，应力是单位面积上的力，通常用σ表示，而应变则是材料单位长度上的变形量，通常用ε表示。

在材料受力作用下，会产生应力和应变，而材料的力学性能则取决于其内部结构和组织。

其次，我们需要了解材料的力学性能参数。

材料的力学性能参数包括弹性模量、屈服强度、抗拉强度、断裂韧性等。

弹性模量是衡量材料抵抗变形的能力，通常用E表示；屈服强度是材料开始发生塑性变形的应力值，通常用σy表示；抗拉强度是材料抵抗拉伸破坏的能力，通常用σu表示；而断裂韧性则是材料抵抗断裂的能力，通常用KIC表示。

这些参数可以帮助我们评估材料的力学性能，从而选择合适的材料用于工程设计。

另外，我们还需要了解材料的应力-应变关系。

材料在受力作用下会产生应力和应变，它们之间的关系可以通过应力-应变曲线来描述。

在弹性阶段，材料的应力和应变成正比，而在屈服阶段，材料会出现塑性变形，应力和应变不再成正比。

最终，在断裂阶段，材料会达到其抗拉强度而发生断裂。

了解材料的应力-应变关系可以帮助我们预测材料在受力下的行为，从而更好地进行工程设计和材料选择。

总的来说，材料力学基础知识是工程领域中不可或缺的一部分。

通过学习材料力学，我们可以更好地理解材料的力学性能和行为，为工程设计提供有力的支持。

希望本文能够帮助大家更好地理解材料力学的基础知识，从而在工程领域取得更好的成就。