材料力学、结构力学与理论力学的区别与联系
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绪论1.下列关于材料力学和理论力学区别与联系的说法错误的是答案:理论力学主要研究物体的平衡条件2.下列指的是材料或构件抵抗破坏能力的是答案:刚度3.强度要求中的“破坏”指的是答案:外力作用后构件的断裂及构件产生的塑性变形4.设计构件时,对强度、刚度、稳定性要求有所侧重,下列构件侧重强度要求的是答案:储气罐5.构件承载能力不包括答案:足够的韧性第一章1.力对刚体的作用效果取决于力的大小、方向、作用线,所以对刚体来说力是答案:滑动矢量2.若要在已知力系上加上或减去一组平衡力系,而不改变原力系的作用效果,则它们所作用的对象必需是答案:同一个刚体,原力系为任何力系3.力的平行四边形公理中的两个分力和它们的合力的作用范围是答案:必须在同一个物体的同一点上4.下列对约束和约束反力描述不正确的是答案:约束反力方向与约束的类型无关5.下列关于绘制受力图的描述正确的是答案:画整个物体系统或其中某一部分的受力图时,都可以在原结构图上直接画受力图,不必取分离体第二章1.下列描述正确的是答案:一个力系的主矢的大小、方向与简化中心的选取有关2.下列关于受力图与力多边形的描述正确的是答案:均正确3.作用在刚体上两个不在一直线上的汇交力F1和F2 ,可求得其合力R = F1 +F2 ,则其合力的大小答案:可能有R < F1、R < F24.一个力沿两个互相垂直的轴线的分力与该力在该两轴上的投影之间的关系是答案:两个分力的大小分别等于其在相应轴上的投影的绝对值5.一个不平衡的平面汇交力系,若满足的条件ΣFx=0,则合力的方位应该是答案:与x轴垂直第三章1.下列关于力对点之矩描述不正确的是答案:矩心一定要选为物体可以绕之转动的固定点2.下列关于力偶和力偶矩描述正确的是答案:力偶矩是度量力偶转动效应的物理量3.下列关于力偶的等效变换性质描述正确的是答案:力偶可在其作用面内任意转移4.力偶的两个力的大小是10 N,则该力偶在x轴上的投影是答案:05.若两个力偶的力偶矩相等,则这两个力偶答案:等效第四章1.下列关于平面任意力系向简化中心O点简化的结果描述不正确的是答案:简化结果为FR≠0,MO≠0,则最终可简化为一合力偶2.下列关于静定与静不定问题的描述不正确的是答案:对于超静定问题,需要补充平衡方程才能求解3.平面一般力系向其所在作用面内任意一点简化的结果可能是答案:一个力,一个力偶,一个力与一个力偶,平衡4.对于一个不平衡的平面一般力系而言答案:总可以用一个力和一个力偶去和它平衡5.将一平面力系向其作用面内任意两点简化,所得的主矢相等,主矩也相等,且主矩不为零,则此力系简化的最后结果为答案:一个合力偶第五章1.空间任意力系向某一定点O简化,若主矢不为零,主矩也不为零,则此力系简化的最后结果是答案:可能是一个力,也可能是力螺旋2.下列关于空间力系平衡的说法不正确的是答案:空间力偶系平衡的充要条件是:力系中力偶的标量和等于零3.空间平行力系的平衡方程可求未知力最多为答案:三个4.空间任意力系向某一点O简化,其主矢为零,则主矩与简化中心答案:无关5.在空间问题中,力对轴的矩和对点的矩答案:前者是标量,后者是矢量第六章1.下列对于工程上对桁架描述正确的是答案:由细长直杆按照适当方式,通过两端铰接而形成的几何形状不变的结构2.下列说法不正确的是答案:简单平面桁架中,杆件数目m和节点数目n之间的关系为:m=2n3.下列关于零杆的说法不正确的是答案:桁架中的零杆可以在桁架结构中去除4.自锁是指主动力合力作用线在(),物体依靠摩擦总能静止,与主动力大小无关答案:在摩擦锥范围内5.下列不能改变动摩擦力的方法是答案:增大牵引力第七章1.下列不属于变形固体基本假设的是答案:平截面假设2.下列不属于工程构件主要失效形式的是答案:疲劳失效3.下列属于材料力学对变形固体的进一步工作的假设的是答案:线弹性假设、小变形假设4.下列关于内力与外力的说法不正确的是答案:作用在构件上的内力和外力为一对相互作用力5.下列关于变截面直杆的描述正确的是答案:杆件的轴线是直线,且沿轴线各处截面的形状和大小完全不同第八章1.下列关于轴向拉压杆的轴力的说法中,正确的是答案:轴力与杆的横截面和材料无关;拉压杆的内力只有轴力;轴力的作用线与杆轴线重合2.伸长率公式中的l指的是答案:断裂后试验段的长度3.下列说法正确的是答案:进行挤压计算时,圆柱面挤压面面积取为实际接触面的正投影的面积;等直圆轴扭转时,横截面上只存在切应力;冲床冲剪工作属于剪切破坏问题4.对于轴向拉压杆,弹性模量与截面积的乘积表示答案:拉压杆的抗拉压刚度5.对于金属材料的压缩试验,下列试件选取正确的是答案:试件一般制成短圆柱体,且要求圆柱高度取为直径的1~3倍6.对于塑性材料(),通常取()为极限应力答案:有明显屈服阶段时;屈服极限7.下列对螺栓挤压面和挤压面面积选取正确的是答案:挤压面为半个圆柱面,计算挤压面面积为圆柱体在直径平面上的投影面积第九章1.当圆轴横截面上的切应力超过剪切比例极限时,扭转切应力公式和扭转角公式是否适用答案:两者都不适用2.内径与外径之比为α的空心圆轴,两端承受力偶发生扭转,设四根轴的α分别为0,0.5,0.6和0.8,但横截面相等,其承载能力最大轴的是答案:α=0.83.某传动轴,转速n=150 r/min,传递的功率P=60kW,材料的许用切应力为60MPa,则能使轴强度充分利用的直径应为答案:d=67.8 mm4.下列关于实心圆截面杆件扭转和薄壁圆筒扭转的区别与联系正确的是答案:薄壁圆筒扭转时,横截面上的切应力可假设为沿半径方向均匀分布;实心圆截面杆扭转时,横截面上的切应力不可假设为沿半径方向均匀分布;实心圆截面杆和薄壁圆筒受扭后横截面上都必有切应力,其方向垂直于半径5.实心等直圆轴和内外直径比为0.8的空心等直圆轴传递相同的扭矩,已知两轴的材料相同、长度相同,则当两轴横截面上最大扭转切应力相等时,两轴的质量比应为答案:1.96第十章1.工程上,把主要发生弯曲变形的杆件称为答案:梁2.弯曲变形的特点是答案:直杆的轴线由原来的直线变为曲线3.计算截面上弯矩时,截面上弯矩的正负号如何规定答案:截面轴线下部受拉为正4.当梁上的载荷只有集中力时,弯矩图为答案:斜直线5.以下说法不正确的是答案:集中力作用处,剪力和弯矩值都有突变;集中力偶作用处,剪力图不光滑,弯矩值有突变;集中力偶作用处,剪力和弯矩值都有突变第十一章1.中性轴为通过横截面()的直线。
1、三大力学概述(1)理论力学是研究物体机械运动一般规律的科学,包括静力学、运动学和动力学。
主要研究对象是刚体。
(2)材料力学就是研究构件承载能力的一门科学,包括强度、刚度和稳定性。
主要研究对象是单个杆件。
(3)结构力学研究的内容包括结构的组成规则,结构在各种效应作用下的响应,以及结构在动力荷载作用下的动力响应计算等。
主要研究对象是杆件结构。
2、材料力学基本假设(1)连续性假设:认为整个物体体积内毫无空隙地充满物质(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。
3、轴向拉伸与压缩的受力特点与变形特点作用在杆件上的外力作用线与杆件轴线重合,杆件变形是沿轴线方向的伸长或缩短。
4、圣维南原理轴向拉压杆横截面上F N / A ,这一结论实际上只在杆上离外力作用点稍远的部分才正确,而在外力作用点附近,由于杆端连接方式的不同,其应力分布较为复杂。
但圣维南原理指出:“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范围内受到影响”5、扭转受力特点及变形特点杆件受到方向相反且作用平面垂直于杆件轴线的力偶作用 , 杆件的横截面绕轴线产生相对转动。
6、切应变在切应力的作用下,单元体的直角将发生微小的改变,这个改变量称为切应变。
7、切应力互等定理两相互垂直平面上的切应力数值相等,且均指向(或背离)该两平面的交线。
8、正应力、切应力、主应力应力:为了表示内力在一点处的强度,引入内力集度, 即应力的概念。
将总应力分解为与截面垂直的法向分量(正应力)和与截面相切的切向分量(切应力)。
其中主应力为没有切应力作用的截面上的法向应力9、中和轴的定义构件正截面方向上正应力等于零的轴线位置10、平截面假定变形前原为平面的横截面,变形后仍保持为平面且仍垂直于轴线。
11、叠加原理当所求参数(内力、应力或位移)与梁上的荷载为线性关系时,由几项荷载共同作用时所引起的某一参数,就等于每项荷载单独作用时所引起的该参数值的叠加。
理论力学和材料力学理论力学是研究物体在受力作用下的运动和变形规律的科学。
它是应用数学、物理学、力学等基础理论研究材料力学问题的一个基础学科,广泛应用于工程和科学领域。
材料力学是研究材料受力后的力学行为和性能变化的学科。
它包括静力学、动力学、弹性力学、塑性力学、断裂力学等分支,涵盖了材料的强度、刚度、韧性、疲劳、断裂等力学性能。
首先,理论力学为材料力学提供了基本的力学模型和方程。
例如,经典弹性理论可以描述线弹性材料的应力-应变关系,塑性力学可以描述金属等可塑性材料的应力-应变行为。
这些模型和方程提供了分析和计算材料力学问题所需的理论基础。
其次,理论力学为材料力学提供了力学测试和实验设计的指导。
基于理论力学的预测模型和计算方法,可以为实际力学测试和实验设计提供依据。
例如,在材料强度测试中,可以根据理论力学知识选择合适的试样尺寸和加载方式,以获得准确的材料强度参数。
另外,理论力学为材料力学的进一步发展提供了方向。
通过将力学模型与实际材料力学问题相结合,可以为材料力学研究提出新的理论和方法。
例如,基于微观力学的材料力学,通过研究材料内部的原子和分子行为,探索材料性能与结构之间的关系,为材料力学的发展提供了新的理论基础。
理论力学和材料力学的研究成果在工程和科学领域有着广泛的应用。
例如,材料强度计算在结构设计中被广泛使用,可以评估结构在受力下的安全性能。
材料疲劳寿命预测在机械工程中有着重要应用,可以指导产品设计和寿命评估。
材料断裂力学在材料加工和结构安全评估中发挥着关键作用。
全面深化新工科建设中“理论力学”课程内容体系探索作者:方棋洪冯慧刘又文刘彬来源:《教育教学论坛》2024年第07期[摘要]全面深化新工科建设是为适应时代发展,响应国家战略和新兴产业发展需求,培养具有全球视野、创新精神和实践能力的复合型人才。
“理论力学”是高校理工类专业必修的专业基础课程,是从基础理论学习迈向专业学习的关键一步。
基于新工科建设对人才培养的目标,通过对“理论力学”课程体系和教学内容的思考、探索和实践,提出了几点有特色的建议,注重培养学生逻辑推理能力、强化问题分析能力、加强发散思维训练,激励学生科技报国,激发学生自主学习,为后续“理论力学”课程内容体系改革提供参考和思路。
[关键词]新工科;理论力学;创新思维;自主学习;研究性教学[基金项目] 2021年度湖南省普通高校教学改革研究重点项目“面向国家战略需求的力学—多学科交叉拔尖人才培养模式探索与实践”(HNJG-2021-0026);2021年度湖南大学本科规划教材建设项目“‘理论力学’(刘又文主编)第二版修订”(HNUJC-2021-24)[作者简介]方棋洪(1977—),男,浙江淳安人,博士,湖南大学机械与运载工程学院教授,主要从事先进材料和结构力学与人工智能辅助的新型合金强韧化设计研究;冯慧(1988—),女,山西晋中人,博士,湖南大学机械与运载工程学院副教授,主要从事断裂力学与细微观力学研究;刘又文(1948—),男,湖南益阳人,硕士,湖南大学机械与运载工程学院教授,主要从事复合材料细微观力学研究。
[中图分类号] O31 [文献标识码] A [文章编号] 1674-9324(2024)07-0009-04 [收稿日期] 2023-01-162017年以来,教育部积极推进新工科建设,为主动应对新一轮科技革命与产业变革,支撑服务创新驱动发展等一系列国家战略服务[1]。
新工科建设培养实践能力强、学习能力强、创新能力强、具备国际竞争力的高素质杰出优秀人才。
绪论一、填空题1. 建筑结构按承重结构类型不同分类,可分为砖混结构、框架结构、框架-剪力墙结构、剪力墙结构、筒体结构、排架结构。
2. 混凝土结构的优点:取材容易、用材合理、整体性好、耐久性好、耐火性好、可塑性好。
3. 建筑结构由板、梁、柱、墙、基础组成。
2)简答题1. 什么是混凝土结构?混凝土结构有哪些优缺点?答:以混凝土为主制成的结构称为混凝土结构,无筋或不配置受力钢筋的混凝土结构称为素混凝土结构;配置受力普通钢筋的混凝土结构称为钢筋混凝土结构;通过张拉或其他方法建立预加应力,配置受力的预应力筋的混凝土结构称为预应力混凝土结构。
缺点:取材容易、用材合理、整体性好、耐久性好、耐火性好、可塑性好。
缺点:自重大、抗裂性差。
2. 简单介绍本课程的学习方法。
答:(1)学习本课程,要注意其与理论力学、材料力学、结构力学的区别与联系。
(2)建筑结构构件的计算方法,绝大部分是建立在实验的基础上,,除了课堂学习以外,还要加强对实验环节的理解和掌握。
(3)课程学习中要贯彻“少而精”的原则,突出重点内容的学习,熟练掌握设计计算的基本功,切忌死记硬背。
(4)本课程所涉及的构造要求众多,要充分重视对构造要求的学习,并注意弄清其中的原理。
(5)要注意培养综合分析问题的能力。
(6)课程应与相关规范配套使用。
(7)注重实践。
模块1 建筑结构的基本设计原则一、填空题1. 结构的功能要求包括安全性、耐久性、适用性。
2. 区分结构工作状态可靠与失效的标志是“极限状态”。
3. 根据功能要求,结构的极限状态可分为承载能力极限状态、正常使用极限状态两类。
4. 结构上的荷载按其随时间的变异性的不同分为永久荷载、可变荷载、偶然荷载。
5. 永久荷载采用标准值为代表值,可变荷载采用标准值、组合值、频遇值、准永久值为代表值。
6. 荷载标准值为基本代表值。
7. 目前除少数十分重要的的结构外,一般结构均采用实用的极限状态表达式进行设计。
8. 用_失效概率_度量结构的可靠度具有明确的物理意义,能较好地反映问题的实质。
一、命题范围《工程力学》课程内容包括:《理论力学》和《材料力学》两门课程的基本内容。
《理论力学》课程的基本内容如下:力对点的矩矢,力对轴的矩,合力矩定理。
主矢,主矩,力的平移,空间力系的简化。
力系的平衡方程及其应用,简单多刚体系统的平衡。
滑动摩擦,考虑摩擦的平衡问题。
速度合成定理及其应用,加速度合成定理及其应用。
平面图形上各点的速度分析,平面图形上各点的加速度分析。
质点系动量定理,质心运动定理。
质点系的动量矩定理,质点系相对质心的动量矩定理,刚体平面运动微分方程。
动能定理,机械能守恒定律,动力学普遍定理的综合应用。
质点系的达朗贝尔原理及其应用,惯性力系的简化,刚体的动约束力分析。
达朗贝尔-拉格朗日原理及其应用,拉格朗日方程及其应用。
单自由度线性系统的自由振动,单自由度线性系统的受迫振动。
《材料力学》课程的基本内容如下:内力(包括:轴力、扭矩、剪力和弯矩)方程,内力图,内力微分关系。
线弹性材料的物性关系,杆件横截面上的拉压正应力,平面弯曲正应力,拉压弯曲组合变形时杆件横截面上的正应力。
圆轴扭转切应力,非圆截面杆扭转切应力,弯曲中心的概念。
平面应力状态的应力坐标变换,应力圆,主应力,主方向,面内最大切应力,三向应力状态特例分析。
广义胡克定律,应变比能,体积改变比能,形状改变比能。
杆件拉压变形以及圆轴扭转变形的计算,用积分法和叠加法计算梁的位移,简单的超静定问题。
细长压杆的临界载荷。
屈服准则,断裂准则,设计准则的应用。
拉压杆的强度设计,连接件的假定计算,梁的弯扭组合变形,梁的强度和刚度设计,轴的强度和刚度设计,压杆的稳定性设计。
卡氏第二定理,用卡氏第二定理解超静定问题。
动载荷的惯性力问题和冲击应力。
应变电测的基本原理及其应用。
二、考试重点1.平面力系的平衡方程及其应用,考虑摩擦的平衡问题。
2.速度和加速度合成定理及其应用,平面图形上点的速度和加速度分析。
3.动力学普遍定理的综合应用,质点系的达朗贝尔原理及其应用。
理论力学与材料力学的关系理论力学和材料力学是力学学科中两个重要的分支,它们在研究对象、研究方法和研究内容上存在着密切的联系和相互渗透。
本文将探讨理论力学与材料力学之间的关系,并从宏观和微观两个层面进行详细讨论。
一、宏观层面上的关系在宏观层面上,理论力学和材料力学的关系体现在对材料的宏观性能进行建模和分析方面。
首先,理论力学通过建立各种力学模型来描述和解释物体受力和变形的规律。
这些模型包括刚体力学、弹性力学、塑性力学等。
而材料力学则研究材料在外界力作用下的宏观力学行为,例如拉伸、压缩、弯曲等。
理论力学的模型可以为材料力学提供基础,并为材料力学中的问题提供解决方法。
例如,弹性力学模型可以用于描述材料的弹性变形行为,提供材料的刚性和强度等参数。
其次,材料力学通过实验和观测提供了大量的实际数据和现象,为理论力学提供验证和完善的基础。
在材料力学中,通过应力应变曲线、断裂行为等实验结果,可以对理论模型进行验证和修正。
理论力学通过分析和解释实验现象,可以指导和促进材料力学的发展。
因此,在宏观层面上,理论力学和材料力学是相互依存、相互推进的关系。
二、微观层面上的关系在微观层面上,理论力学和材料力学的关系体现在对材料内部微观结构和材料性能之间的联系进行研究和分析。
首先,理论力学可以通过统计力学、连续介质力学等方法,研究材料的微观结构与宏观性能之间的关系。
例如,在材料的弹性变形研究中,可以利用理论力学的方法对晶体的原子力学行为进行描述,从而揭示材料宏观弹性性能与晶体微观结构之间的关系。
其次,材料力学通过观察和研究材料的微观结构和组织,为理论力学提供了实例和案例。
材料力学通过电子显微镜、X射线衍射等手段揭示了材料内部的晶体结构、晶界、位错等微观特征,为理论力学提供了具体的研究对象和实验基础。
理论力学可以运用这些实例和案例,推导和建立适用于不同材料的力学模型。
总结而言,理论力学与材料力学在力学学科中相互渗透、相互依存。
中文名称:结构力学英文名称:structural mechanics 定义:研究工程结构在外来因素作用下的强度、刚度和稳定性的学科。
应用学科:水利科技(一级学科);工程力学、工程结构、建筑材料(二级学科);工程力学(水利)(二级学科)《结构力学》是固体力学的一个分支,它主要研究工程结构受力和传力的规律,以及如何进行结构优化的学科。
结构力学研究的内容包括结构的组成规则,结构在各种效应(外力,温度效应,施工误差及支座变形等)作用下的响应,包括内力(轴力,剪力,弯矩,扭矩)的计算,位移(线位移,角位移)计算,以及结构在动力荷载作用下的动力响应(自振周期,振型)的计算等。
结构力学通常有三种分析的方法:能量法,力法,位移法,由位移法衍生出的矩阵位移法后来发展出有限元法,成为利用计算机进行结构计算的理论基础。
工作任务研究在工程结构(所谓工程结构是指能够承受和传递外载荷的系统,包括杆、板、壳以及它们的组合体,如飞机机身和机翼、桥梁、屋架和承力墙等。
)在外载荷作用下的应力、应变和位移等的规律;分析不同形式和不同材料的工程结构,为工程设计提供分析方法和计算公式;确定工程结构承受和传递外力的能力;研究和发展新型工程结构。
观察自然界中的天然结构,如植物的根、茎和叶,动物的骨骼,蛋类的外壳,可以发现它们的强度和刚度不仅与材料有关,而且和它们的造型有密切的关系,很多工程结构就是受到天然结构的启发而创制出来的。
结构设计不仅要考虑结构的强度和刚度,还要做到用料省、重量轻.减轻重量对某些工程尤为重要,如减轻飞机的重量就可以使飞机航程远、上升快、速度大、能耗低。
学科体系一般对结构力学可根据其研究性质和对象的不同分为结构静力学、结构动力学、结构稳定理论、结构断裂、疲劳理论和杆系结构理论、薄壁结构理论和整体结构理论等。
结构静力学结构静力学是结构力学中首先发展起来的分支,它主要研究工程结构在静载荷作用下的弹塑性变形和应力状态,以及结构优化问题。
静载荷是指不随时间变化的外加载荷,变化较慢的载荷,也可近似地看作静载荷。
结构静力学是结构力学其他分支学科的基础。
结构动力学结构动力学是研究工程结构在动载荷作用下的响应和性能的分支学科。
动载荷是指随时间而改变的载荷。
在动载荷作用下,结构内部的应力、应变及位移也必然是时间的函数。
由于涉及时间因素,结构动力学的研究内容一般比结构静力学复杂的多。
结构稳定理论结构稳定理论是研究工程结构稳定性的分支。
现代工程中大量使用细长型和薄型结构,如细杆、薄板和薄壳。
它们受压时,会在内部应力小于屈服极限的情况下发生失稳(皱损或曲屈),即结构产生过大的变形,从而降低以至完全丧失承载能力。
大变形还会影响结构设计的其他要求,例如影响飞行器的空气动力学性能。
结构稳定理论中最重要的内容是确定结构的失稳临界载荷。
结构断裂和疲劳理论结构断裂和疲劳理论是研究因工程结构内部不可避免地存在裂纹,裂纹会在外载荷作用下扩展而引起断裂破坏,也会在幅值较小的交变载荷作用下扩展而引起疲劳破坏的学科。
现在我们对断裂和疲劳的研究历史还不长,还不完善,但断裂和疲劳理论目前得发展很快。
在固体力学领域中,材料力学为结构力学的发展提供了必要的基本知识,弹性力学和塑性力学又是结构力学的理论基础,另外结构力学还与其它物理学科结合形成许多边缘学科,比如流体弹性力学等。
材料力学科技名词定义中文名称:材料力学英文名称:mechanics of materials 定义:研究工程结构中材料的强度和构件承载力、刚度、稳定的学科。
应用学科:水利科技(一级学科);工程力学、工程结构、建筑材料(二级学科);工程力学(水利)(二级学科)材料力学实验材料力学(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.研究内容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,优化结构设计,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。
包括两大部分:一部分是材料的力学性能(或称机械性能)的研究,材料的力学性能参量不仅可用于材料力学的计算,而且也是固体力学其他分支的计算中必不可缺少的依据;另一部分是对杆件进行力学分析。
杆件按受力和变形可分为拉杆、压杆(见柱和拱)、受弯曲(有时还应考虑剪切)的梁和受扭转的轴等几大类。
杆中的内力有轴力、剪力、弯矩和扭矩。
杆的变形可分为伸长、缩短、挠曲和扭转。
在处理具体的杆件问题时,根据材料性质和变形情况的不同,可将问题分为三类:①线弹性问题。
在杆变形很小,而且材料服从胡克定律的前提下,对杆列出的所有方程都是线性方程,相应的问题就称为线性问题。
对这类问题可使用叠加原理,即为求杆件在多种外力共同作用下的变形(或内力),可先分别求出各外力单独作用下杆件的变形(或内力),然后将这些变形(或内力)叠加,从而得到最终结果。
②几何非线性问题。
若杆件变形较大,就不能在原有几何形状的基础上分析力的平衡,而应在变形后的几何形状的基础上进行分析。
这样,力和变形之间就会出现非线性关系,这类问题称为几何非线性问题。
③物理非线性问题。
在这类问题中,材料内的变形和内力之间(如应变和应力之间)不满足线性关系,即材料不服从胡克定律。
在几何非线性问题和物理非线性问题中,叠加原理失效。
解决这类问题可利用卡氏第一定理、克罗蒂-恩盖塞定理或采用单位载荷法等。
在许多工程结构中,杆件往往在复杂载荷的作用或复杂环境的影响下发生破坏。
例如,杆件在交变载荷作用下发生疲劳破坏,在高温恒载条件下因蠕变而破坏,或受高速动载荷的冲击而破坏等。
这些破坏是使机械和工程结构丧失工作能力的主要原因。
所以,材料力学还研究材料的疲劳性能、蠕变性能和冲击性能。
学科任务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。
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。
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或压缩、弯曲、剪切、扭转及其组合等变形。
根据胡克定律(Hooke's law),在弹性限度内,材料的应力与应变成线性关系。
弹性力学科技名词定义中文名称:弹性力学英文名称:theory of elasticity 其他名称:弹性理论定义:研究弹性体在荷载等外来因素作用下所产生的应力、应变、位移和稳定性的学科。
应用学科:水利科技(一级学科);工程力学、工程结构、建筑材料(二级学科);工程力学(水利)(二级学科)弹性力学也称弹性理论,主要研究弹性体在外力作用或温度变化等外界因素下所产生的应力、应变和位移,从而解决结构或机械设计中所提出的强度和刚度问题。
在研究对象上,弹性力学同材料力学和结构力学之间有一定的分工。
材料力学基本上只研究杆状构件;结构力学主要是在材料力学的基础上研究杆状构件所组成的结构,即所谓杆件系统;而弹性力学研究包括杆状构件在内的各种形状的弹性体。
弹性力学 elasticity弹性力学是固体力学的重要分支,它研究弹性物体在外力和其它外界因素作用下产生的变形和内力,也称为弹性理论。
它是材料力学、结构力学、塑性力学和某些交叉学科的基础,广泛应用于建筑、机械、化工、航天等工程领域。
弹性力学弹性体是变形体的一种,它的特征为:在外力作用下物体变形,当外力不超过某一限度时,除去外力后物体即恢复原状。
绝对弹性体是不存在的。
物体在外力除去后的残余变形很小时,一般就把它当作弹性体处理。
基本内容弹性力学所依据的基本规律有三个:变形连续规律、应力-应变关系和运动(或平衡)规律,它们有时被称为弹性力学三大基本规律。
弹性力学中许多定理、公式和结论等,都可以从三大基本规律推导出来。
连续变形规律是指弹性力学在考虑物体的变形时,只考虑经过连续变形后仍为连续的物体,如果物体中本来就有裂纹,则只考虑裂纹不扩展的情况。
这里主要使用数学中的几何方程和位移边界条件等方面的知识。
求解一个弹性力学问题,就是设法确定弹性体中各点的位移、应变和应力共15 相关个函数。
从理论上讲,只有15个函数全部确定后,问题才算解决。
但在各种实际问题中,起主要作用的常常只是其中的几个函数,有时甚至只是物体的某些部位的某几个函数。
所以常常用实验和数学相结合的方法,就可求解。
数学弹性力学的典型问题主要有一般性理论、柱体扭转和弯曲、平面问题、变截面轴扭转,回转体轴对称变形等方面。
在近代,经典的弹性理论得到了新的发展。
例如,把切应力的成对性发展为极性物质弹性力学;把协调方程(保证物体变形后连续,各应变分量必须满足的关系)发展为非协调弹性力学;推广胡克定律,除机械运动本身外,还考虑其他运动形式和各种材科的物理方程称为本构方程。
对于弹性体的某一点的本构方程,除考虑该点本身外还要考虑弹性体其他点对该点的影响,发展为非局部弹性力学等。
弹性力学中的基本假定1.假定物体是连续的,就是假定整个物体的体积都被组成这个物体的介质所填满,不留下任何空隙。
2.假定物体是完全弹性的,就是假定物体完全服从胡克定律——应变与引起该应变的那个应力分量成比例。
3.假定物体是均匀的,就是整个物体是由同一材料组成的。
4.假定物体是各向同性的,就是物体内一点的弹性在所有各个方向都相同。
5.假定位移和形变是微小的。
流体力学求助编辑百科名片流体力学流体力学,是研究流体(液体和气体)的力学运动规律及其应用的学科。
主要研究在各种力的作用下,流体本身的状态,以及流体和固体壁面、流体和流体间、流体与其他运动形态之间的相互作用的力学分支。