第4章 材料力学的基本概念
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材料力学基本概念知识点总结材料力学是研究物质材料的力学性质和行为的学科,是许多工程学科的基础和核心内容之一。
本文将对材料力学的基本概念进行总结,包括应力、应变、弹性、塑性等方面。
一、应力与应变1.1 应力应力是描述物体内部受力情况的物理量。
一般分为法向应力和切应力两个方向,分别表示作用在物体上的垂直和平行于截面的力。
法向应力可进一步分为压应力和拉应力,分别表示作用在物体上的压缩力和拉伸力。
1.2 应变应变是物体在受力作用下发生形变的度量。
一般分为线性应变和剪切应变两类,分别表示物体长度或体积的变化以及物体形状的变化。
线性应变可进一步分为正应变和负应变,分别表示物体拉伸或压缩时的形变情况。
二、弹性与塑性2.1 弹性弹性是材料的一种特性,指材料在受力作用下能够恢复原先形状和大小的能力。
即当外力停止作用时,材料能够完全恢复到初始状态。
弹性按照应力-应变关系可分为线弹性和非线弹性,前者表示应力与应变之间呈线性关系,后者表示应力与应变之间不呈线性关系。
2.2 塑性塑性是材料的另一种特性,指材料在受力作用下会发生形变并保持在一定程度上的能力。
即当外力停止作用时,材料只能部分恢复到初始状态。
塑性按照塑性变形的特点可分为可逆塑性和不可逆塑性,前者表示形变能够通过去应力恢复到初始状态,后者表示形变无法通过去应力完全恢复。
三、应力-应变关系应力-应变关系是描述材料力学行为的重要概念之一。
在材料的弹性范围内,应力与应变之间满足线性比例关系,也就是胡克定律。
根据胡克定律,应力等于弹性模量与应变的乘积。
四、杨氏模量与剪切模量4.1 杨氏模量杨氏模量是衡量材料抵抗线弹性形变的能力,也叫做弹性模量。
杨氏模量越大,材料的刚性越高,抗拉伸和抗压缩的能力越强。
4.2 剪切模量剪切模量是衡量材料抵抗剪切形变的能力,也叫做切变模量。
剪切模量越大,材料的抗剪强度越高,抗剪形变的能力越强。
五、破坏力学破坏力学是研究材料在外力作用下失效的学科。
材料力学的基本知识与原理解析材料力学是研究材料在外界力作用下的力学性质和变形规律的学科。
它是现代工程学的基础学科之一,对于工程设计、材料选择和结构分析具有重要的意义。
本文将从材料力学的基本概念、应力与应变关系、材料的弹性与塑性行为以及材料失效等方面进行解析。
一、基本概念材料力学研究的对象是材料的内部结构和外部力的相互作用。
材料可以是金属、陶瓷、塑料等各种物质的组合体。
材料力学的基本概念包括应力、应变、弹性模量、屈服强度等。
应力是指单位面积上的力,可以分为正应力和剪应力。
应变是指物体单位长度的变化量,可以分为线性应变和剪切应变。
弹性模量是衡量材料抗拉伸变形能力的指标,屈服强度则是材料开始发生塑性变形的临界点。
二、应力与应变关系应力与应变之间存在一定的关系,这种关系被称为应力-应变关系。
对于线性弹性材料来说,应力与应变之间呈线性关系,可以用胡克定律来描述。
胡克定律表示应力与应变成正比,比例常数为弹性模量。
然而,在材料的应力超过一定临界值后,材料会发生塑性变形,此时应力与应变的关系就不再呈线性关系。
三、材料的弹性与塑性行为材料的弹性行为是指材料在外力作用下能够恢复原状的能力。
弹性行为是材料力学中最基本的性质之一。
当外力作用消失时,材料会恢复到原来的形状和尺寸。
然而,当外力超过材料的屈服强度时,材料会发生塑性变形。
塑性变形是指材料在外力作用下会永久性地改变其形状和尺寸。
塑性变形会导致材料的强度降低和损伤积累,最终可能导致材料的失效。
四、材料失效材料失效是指材料在使用过程中不再满足设计要求或无法继续承受外界力的情况。
材料失效可以分为强度失效和稳定性失效两种。
强度失效是指材料在外力作用下超过其强度极限而发生破坏。
稳定性失效是指材料在长期使用过程中,由于材料的内部缺陷或损伤积累导致材料的性能逐渐下降,最终无法继续使用。
材料失效对于工程结构的安全性和可靠性具有重要影响,因此,对于材料失效机理的研究和预测是材料力学的重要内容之一。
材料力学基本概念和公式第一章绪论第一节材料力学的任务构成机械和结构的各组成部分统称为构件。
保证构件正常或安全工作的基本要求包括强度(即抵抗破坏的能力)、刚度(即抵抗变形的能力)和稳定性(即保持原有平衡状态的能力)。
材料力学的任务是研究构件在外力作用下的变形与破坏规律,为合理设计构件提供强度、刚度和稳定性分析的基本理论与计算方法。
第二节材料力学的基本假设材料力学的基本假设包括连续性假设(即材料无空隙地充满整个构件)、均匀性假设(即构件内每一处的力学性能都相同)和各向同性假设(即构件某一处材料沿各个方向的力学性能相同,但木材是各向异性材料)。
第三节内力内力是指构件内部各部分之间因受力后变形而引起的相互作用力。
截面法是用假想的截面把构件分成两部分,以显示并确定内力的方法。
截面法求内力的步骤包括用假想截面将杆件切开,一分为二,取一部分得到分离体,对分离体建立平衡方程,求得内力。
内力的分类包括轴力FN剪力FS扭矩T和弯矩M。
第四节应力一点的应力是指一点处内力的集中程度。
全应力p=lim(ΔF/ΔA),正应力σ,切应力τ,p=σ^2+τ^2.应力单位包括Pa(1Pa=1N/m^2)、1MPa(1×10^6Pa)和1GPa(1×10^9Pa)。
第五节变形与应变变形是指构件尺寸与形状的变化,除特别声明的以外,材料力学所研究的对象均为变形体。
弹性变形是指外力解除后能消失的变形,而塑性变形是指外力解除后不能消失的变形或残余变形。
材料力学研究的问题限于小变形的情况,其变形和位移远小于构件的最小尺寸,而线应变是无量纲量,在同一点不同方向线应变一般不同。
切应变为无量纲量,切应变单位为rad。
第六节杆件变形的基本形式等截面直杆是材料力学的研究对象,而杆件变形的基本形式包括拉伸(压缩)、扭转和弯曲。
第二章拉伸、压缩与剪切第一节轴向拉伸(压缩)的特点轴向拉伸(压缩)的受力特点是外力合力的作用线与杆件轴线重合,而变形特点是沿杆件的轴线伸长和缩短。
材料力学的基本概念
材料力学是一种研究材料承受外力的理论和实验结合的一门工程学科,是力学专业下的一个分支学科。
材料力学研究的内容包括:材料的机械性质、结构的力学参数、材料及其结构的强度和稳定性、受外力作用的断裂、疲劳、振动及其相关数学模型的分析等。
一、材料的机械性质。
材料机械性质是指材料本身的特性,它可以描
述材料在在力学作用下的变形特性和强度特性,其中包括材料的塑性性能、韧性特性及耐久性特性等,这些特性决定了材料和结构在受力作用下的行为。
二、结构的力学参数。
结构的力学参数是指结构系统的一些力学指标,它可以使用材料本身的物理性能、结构的几何形状、材料的实际表现等特
性来描述,例如接缝的连续性、材料的屈服强度和断裂强度的影响、接缝
结构的稳定性等,这些参数将确定结构对外力的响应。
三、材料及其结构的强度和稳定性。
材料及其结构的强度和稳定性是
指结构对外力的响应能力,这些参数将决定结构对外力的强度以及承受这
种外力的稳定性,它们包括材料的强度、结构的几何形状、结构的连续性
和材料的实际表现等方面的参数,其中材料的强度,特殊情况下,设计极
限可以达到材料的理论屈服点延长。