材料力学基础知识完整版

(完整版)材料力学重点总结材料力学阶段总结一. 材料力学的一些基本概念 1. 材料力学的任务：解决安全可靠与经济适用的矛盾. 研究对象：杆件强度：抵抗破坏的能力 刚度:抵抗变形的能力稳定性：细长压杆不失稳。

2. 材料力学中的物性假设连续性：物体内部的各物理量可用连续函数表示。

均匀性：构件内各处的力学性能相同。

各向同性：物体内各方向力学性能相同。

3。

材力与理力的关系, 内力、应力、位移、变形、应变的概念材力与理力：平衡问题，两者相同； 理力：刚体，材力:变形体。

内力：附加内力。

应指明作用位置、作用截面、作用方向、和符号规定。

应力：正应力、剪应力、一点处的应力。

应了解作用截面、作用位置（点)、作用方向、和符号规定。

正应力⎩⎨⎧拉应力压应力应变：反映杆件的变形程度⎩⎨⎧角应变线应变变形基本形式：拉伸或压缩、剪切、扭转、弯曲。

4. 物理关系、本构关系 虎克定律；剪切虎克定律:⎪⎩⎪⎨⎧==∆=Gr EA Pl l E τεσ夹角的变化。

剪切虎克定律：两线段——拉伸或压缩。

拉压虎克定律：线段的适用条件：应力～应变是线性关系：材料比例极限以内。

5。

材料的力学性能（拉压）:一张σ-ε图，两个塑性指标δ、ψ，三个应力特征点：b s pσσσ、、,四个变化阶段：弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、颈缩阶段。

拉压弹性模量E ,剪切弹性模量G ，泊松比v ，）（V EG +=126. 安全系数、 许用应力、工作应力、应力集中系数安全系数：大于1的系数，使用材料时确定安全性与经济性矛盾的关键。

过小，使构件安全性下降；过大，浪费材料。

许用应力：极限应力除以安全系数.塑性材料[]ssn σσ=s σσ=0脆性材料[]bbn σσ=b σσ=07. 材料力学的研究方法1) 所用材料的力学性能：通过实验获得。

2) 对构件的力学要求：以实验为基础,运用力学及数学分析方法建立理论，预测理论应用的未来状态。

3) 截面法：将内力转化成“外力”。

四、材料力学基础知识静力学和动力学主要研究力对物体的外效应, 即物体在外力作用下的平衡问题、运动规律及外力和运动之间的关系, 而材料力学主要研究力的内效应, 即研究物体的强度、刚度和稳定性问题。

要求构件在载荷作用下具有抵抗破坏的能力, 称为构件的强度；要求构件在载荷作用下具有抵抗变形的能力, 称为构件的刚度；要求构件受外力时能在原有的几何形状下保持平衡状态的能力, 称为稳定性。

这些问题是进行各类工程（包括送电工程）设计时必须考虑的问题。

在静力学和动力学中物体为“刚体”, 材料力学则认为物体受力后都要变形, 把物体视为变形体。

材料力学中变形体采用如下几个假设：（1）均匀连续性假设假设组成变形体的物质是毫无空隙的充满了整个几何空间, 其性质在各处都是均匀的。

（2）各向同性假设假设变形体在各个方向都有相同的力学性能。

（3）小变形假设假设变形体在外力作用下所产生的变形与物体本身尺寸比较起来是很微小的。

材料力学中研究的集中主要类型的变形、特征、规律及其在工程中应用分析见表1-3-8。

土力学是应用力学的一个分支, 它是用力学、物理学、化学的基本原理来研究土的力学、物理学、化学性能, 以满足工程实际问题的需要。

土力学基础理论主要研究土在静载荷和动载荷作用下的力学性质。

在静载荷下主要研究土的变形特征、土的强度、土渗透性。

土是岩石风化后在不同自然条件下生成的材料, 一般分为砂性土和粘性土两大类, 它们是由两相或三相物质组成的, 即矿物颗粒构成土骨架, 骨架空隙内含水和气体。

砂性土颗粒之间无连结力, 是松散的颗粒集合体；粘性土的片状颗粒之间有连结力, 形成网状结构。

砂性土和粘性土均具有一定的刚度和强度。

GBJ7-89《建筑地基基础设计规范》规定了土壤分类标准及设计使用的主要参数, 详见表1-3-9。

（1）基础上拔承载力计算拉线极限抗拔力采用倒截锥体土重法计算。

(Q+G)/Ny≥KK 安全系数, 规程规定为1.5；Ny 计算垂直上拔力, Ny=Ns·sinβ；Q 拉线盘自重；G 倒截方锥台土重。

材料力学的基本知识及其应用领域材料力学是研究材料在外力作用下的力学性能和变形行为的学科。

它是工程学和科学研究中的重要分支，对于材料的设计、制备和应用具有重要的意义。

本文将介绍材料力学的基本知识以及其在不同应用领域中的重要性。

一、材料力学的基本概念1. 应力和应变应力是指物体受到的单位面积上的力，通常用符号σ表示。

应变是物体在外力作用下发生的形变，通常用符号ε表示。

材料力学研究的重点是材料在不同应力下的应变情况，从而揭示材料的力学性能。

2. 弹性和塑性弹性是指材料在外力作用下发生形变后能够恢复原状的性质。

当应力作用消失时，材料能够完全恢复到初始状态。

塑性是指材料在外力作用下发生形变后无法完全恢复原状的性质。

塑性材料在受力后会发生永久性变形。

3. 强度和韧性强度是指材料能够承受的最大应力。

韧性是指材料在破坏之前能够吸收的能量。

强度和韧性是材料力学中两个重要的指标，对于材料的设计和选择具有重要意义。

二、材料力学的应用领域1. 结构工程结构工程是材料力学最广泛应用的领域之一。

材料力学的知识可以用于设计和分析各种建筑、桥梁、航空器等工程结构的强度和稳定性。

通过对材料的力学性能进行研究，可以确保结构的安全性和可靠性。

2. 材料设计与制备材料力学对于材料的设计和制备也具有重要的指导意义。

通过研究材料的力学行为，可以选择合适的材料成分和工艺参数，从而提高材料的性能和品质。

例如，在金属材料的设计中，可以通过调整合金元素的含量和热处理工艺来改善材料的强度和韧性。

3. 材料性能评价材料力学的研究还可以用于对材料性能进行评价。

通过实验和数值模拟，可以获得材料在不同应力下的应变曲线和破坏行为。

这些数据可以用于评估材料的强度、韧性和耐久性，为材料的选择和应用提供依据。

4. 新材料研究材料力学的知识对于新材料的研究和开发也具有重要的作用。

通过对新材料的力学性能进行分析，可以了解其优势和局限性，为新材料的应用提供理论基础。

例如，碳纳米管是一种具有优异力学性能的新材料，通过研究其力学行为，可以为其在纳米电子器件和复合材料中的应用提供指导。

材料力学知识点总结材料力学是研究物质内部力学行为以及材料的变形和破坏的学科。

它是工程领域中非常重要的基础学科，涉及材料的结构、性能和应用等方面。

本文将从基本概念、力学性质、变形与破坏等方面对材料力学的知识点进行总结。

1.弹性力学弹性力学是材料力学的基础，研究材料在外力作用下的变形与恢复过程。

弹性力学主要关注材料的弹性性质，即材料在外力作用下是否能够发生恢复性变形。

弹性力学的基本理论包括胡克定律、泊松比等。

2.塑性力学塑性力学研究材料的塑性行为，即材料在外力作用下会发生永久性变形的能力。

塑性力学主要关注材料的塑性应变、塑性流动规律等。

常见的塑性变形方式包括屈服、硬化、流变等。

3.破裂力学破裂力学研究材料的破裂行为，即材料在外力作用下发生破裂的过程。

破裂力学主要关注材料的断裂韧性、断口形貌等。

常见的破裂失效方式包括断裂、断裂韧性减小、疲劳等。

4.疲劳力学疲劳力学研究材料在交变应力作用下的疲劳失效行为。

疲劳力学主要关注材料的疲劳寿命、疲劳强度等。

材料在交变应力作用下会逐渐积累微小损伤，最终导致疲劳失效。

5.断裂力学断裂力学研究材料在应力集中区域的破裂行为。

断裂力学主要关注材料的应力集中系数、应力集中因子等。

在材料中存在裂纹等缺陷时，应力集中会导致裂纹扩展，最终引发断裂失效。

6.成形加工力学成形加工力学研究材料在加工过程中的变形行为。

成形加工力学主要关注材料的流变性质、加工硬化等。

常见的成形加工方式包括挤压、拉伸、压缩等。

7.热力学力学热力学力学研究材料在高温条件下的力学行为。

热力学力学主要关注材料的热膨胀、热应力等。

材料在高温条件下，由于热膨胀不均匀等因素，会产生热应力，从而影响材料的力学性能。

通过以上对材料力学的知识点的总结，我们可以了解到材料力学对工程领域的重要性。

在工程实践中，需要根据材料的力学性质来设计和制造材料的结构，以保证其性能和安全性。

因此，掌握材料力学的基本概念和原理对于工程师和科研人员来说是至关重要的。

天行健，君子以自强不息。

地势坤，君子以厚德载物。

——《易经》其身正，不令而行；其身不正，虽令不从。

——《论语》材料力学必备知识点1、 材料力学的任务：满足强度、刚度和稳定性要求的前提下，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。

2、 变形固体的基本假设：连续性假设、均匀性假设、各向同性假设。

3、 杆件变形的基本形式：拉伸或压缩、剪切、扭转、弯曲。

4、 低碳钢：含碳量在0.3%以下的碳素钢。

5、 低碳钢拉伸时的力学性能：弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、局部变形阶段极限：比例极限、弹性极限、屈服极限、强化极限6、 名义（条件）屈服极限：将产生0.2%塑性应变时的应力作为屈服指标7、 延伸率δ是衡量材料的塑性指标塑性材料 随外力解除而消失的变形叫弹性变形；外力解除后不能消失的变形叫塑性变形。

>5%的材料称为塑性材料： <5%的材料称为脆性材料8、 失效：断裂和出现塑性变形统称为失效9、 应变能：弹性固体在外力作用下，因变形而储存的能量10、应力集中：因杆件外形突然变化而引起的局部应力急剧增大的现象11、扭转变形：在杆件的两端各作用一个力偶，其力偶矩大小相等、转向相反且作用平面垂直于杆件轴线，致使杆件的任意两个横截面都发生绕轴线的相对转动。

12、翘曲：变形后杆的横截面已不再保持为平面；自由扭转：等直杆两端受扭转力偶作用且翘曲不受任何限制；约束扭转：横截面上除切应力外还有正应力13、三种形式的梁：简支梁、外伸梁、悬臂梁14、组合变形：由两种或两种以上基本变形组合的变形15、截面核心：对每一个截面，环绕形心都有一个封闭区域，当压力作用于这一封闭区域内时，截面上只有压应力。

16、根据强度条件 可以进行（强度校核、设计截面、确定许可载荷）三方面的强度计算。

17、低碳钢材料由于冷作硬化，会使（比例极限）提高，而使（塑性）降低。

18、积分法求梁的挠曲线方程时，通常用到边界条件和连续性条件；因杆件外形突然变化引起的局部应力急剧增大的现象称为应力集中；轴向受压直杆丧失其直线平衡形态的现象称为失稳19、圆杆扭转时，根据（切应力互等定理），其纵向截面上也存在切应力。

材料力学知识点归纳总结（完整版）1.材料力学：研究构件（杆件）在外力作用下内力、变形、以及破坏或失效一般规律的科学，为合理设计构件提供有关强度、刚度、稳定性等分析的基本理论和方法。

2.理论力学：研究物体（刚体）受力和机械运动一般规律的科学。

3.构件的承载能力：为保证构件正常工作，构件应具有足够的能力负担所承受的载荷。

构4.件应当满足以下要求：强度要求、刚度要求、稳定性要求5.变形固体的基本假设：材料力学所研究的构件，由各种材料所制成，材料的物质结构和性质虽然各不相同，但都为固体。

任何固体在外力作用下都会发生形状和尺寸的改变——即变形。

因此，这些材料统称为变形固体。

第二章：内力、截面法和应力概念1.内力的概念：材料力学的研究对象是构件，对于所取的研究对象来说，周围的其他物体作用于其上的力均为外力，这些外力包括荷载、约束力、重力等。

按照外力作用方式的不同，外力又可分为分布力和集中力。

2.截面法：截面法是材料力学中求内力的基本方法，是已知构件外力确定内力的普遍方法。

已知杆件在外力作用下处于平衡，求m－m截面上的内力，即求m－m截面左、右两部分的相互作用力。

首先假想地用一截面m－m截面处把杆件裁成两部分，然后取任一部分为研究对象，另一部分对它的作用力，即为m－m截面上的内力N。

因为整个杆件是平衡的，所以每一部分也都平衡，那么，m－m截面上的内力必和相应部分上的外力平衡。

由平衡条件就可以确定内力。

例如在左段杆上由平衡方程1 N －F ＝0 可得N=F 3.综上所述，截面法可归纳为以下三个步骤：1、假想截开、假想截开 在需求内力的截面处，假想用一截面把构件截成两部分。

在需求内力的截面处，假想用一截面把构件截成两部分。

2、任意留取、任意留取 任取一部分为究研对象，将弃去部分对留下部分的作用以截面上的内力N 来代替。

来代替。

3、平衡求力、平衡求力 对留下部分建立平衡方程，求解内力。

对留下部分建立平衡方程，求解内力。

材料力学总结一、基本变形二、还有：（1）外力偶矩：)(9549m N nNm ∙= N —千瓦；n —转/分 （2）薄壁圆管扭转剪应力：tr T22πτ=（3）矩形截面杆扭转剪应力：hb G Th b T 32max ;βϕατ==三、截面几何性质（1）平行移轴公式：;2A a I I ZC Z += a b A I I c c Y Z YZ += （2）组合截面： 1．形 心：∑∑===ni ini cii c AyA y 11； ∑∑===ni ini cii c AzA z 112．静 矩：∑=ci i Z y A S ； ∑=ci i y z A S 3. 惯性矩：∑=i Z Z I I )( ；∑=i y y I I )(四、应力分析：（1）二向应力状态（解析法、图解法）a ． 解析法： b.应力圆：：拉为“+”，压为“-” ：使单元体顺时针转动为“+”：从x 轴逆时针转到截面的 法线为“+”ατασσσσσα2sin 2cos 22x yx yx --++=ατασστα2cos 2sin 2x yx +-=yx xtg σστα--=220 22minmax 22x y x yx τσσσσσ+⎪⎪⎭⎫⎝⎛-±+=c ：适用条件：平衡状态(2)三向应力圆：1m a x σσ=； 3min σσ=；231max σστ-=x（3）广义虎克定律：[])(13211σσνσε+-=E [])(1z y x x E σσνσε+-=[])(11322σσνσε+-=E [])(1x z y y E σσνσε+-=[])(12133σσνσε+-=E [])(1y x z z E σσνσε+-=*适用条件：各向同性材料；材料服从虎克定律（4）常用的二向应力状态 1．纯剪切应力状态：τσ=1 ，02=σ，τσ-=32．一种常见的二向应力状态：223122τσσσ+⎪⎭⎫⎝⎛±=2234τσσ+=r2243τσσ+=r五、强度理论*相当应力：r σ11σσ=r ，313σσσ-=r ，()()()][212132322214σσσσσσσ-+-+-=r xσ六、材料的力学性质脆性材料 δ＜5% 塑性材料 δ≥5%低碳钢四阶段： （1）弹性阶段（2）屈服阶段 （3）强化阶段 （4）局部收缩阶段 强度指标 σσb s ,塑性指标 δψ, E tg ==σα七．组合变形ε滑移线与轴线45，剪只有s ，无八、压杆稳定欧拉公式：2min2)(l EI P cr μπ=，22λπσE cr =，应用范围：线弹性范围，cr <σp ，>p柔度：iul =λ；ρρσπλE=；ba s σλ-=0，柔度是一个与杆件长度、约束、截面尺寸、 形状有关的数据，λ↑P cr ↓σcr ↓>p ——大柔度杆：22λπσE cr=o <<p ——中柔度杆：cr=a-b<0——小柔度杆：cr =σs稳定校核：安全系数法：w I cr n P P n ≥=，折减系数法：][σϕσ≤=AP提高杆件稳定性的措施有：1、减少长度2、选择合理截面3、加强约束4、合理选择材料九、交变应力金属疲劳破坏特点：应力特征：破坏应力小于静荷强度； 断裂特征：断裂前无显著塑性变形； 断口特征：断口成光滑区和粗糙区。

一、力学性能的定义下面这些名词的定义是什么？①脆性脆性是指材料在损坏之前没有发生塑性变形的一种特性。

它与韧性和塑性相反。

脆性材料没有屈服点，有断裂强度和极限强度，并且二者几乎一样。

铸铁、陶瓷、混凝土及石头都是脆性材料。

与其他许多工程材料相比，脆性材料在拉伸方面的性能较弱，对脆性材料通常采用压缩试验进行评定。

②韧性韧性是指金属材料在拉应力的作用下，在发生断裂前有一定塑性变形的特性。

金、铝、铜是韧性材料，它们很容易被拉成导线。

③弹性弹性是指金属材料在外力消失时，能使材料恢复原先尺寸的一种特性。

钢材在到达弹性极限前是弹性的。

④延展性延展性是指材料在压应力的作用下，材料断裂前承受一定塑性变形的特性。

塑性材料一般使用轧制和锻造工艺。

钢材既是塑性的也是具有延展性的。

⑤塑性变形塑性变形发生在金属材料承受的应力超过塑性极限并且载荷去除之后，此时材料保留了一部分或全部载荷时的变形。

⑥弹性变形弹性变形是金属材料的一种特性，它允许金属材料承受一个较大的冲击载荷，但不能超出它的弹性极限。

⑦刚性刚性是金属材料承受较高应力而没有发生很大应变的特性。

刚性的大小通过测量材料的弹性模量E来评价。

E为206700MPa的钢为刚性材料，E为6890MPa的木材不是刚性材料。

⑧强度强度是材料在没有破坏之前所能承受的最大应力。

同时，它也可以定义为比例极限、屈服强度、断裂强度或极限强度。

没有一个确切的单一参数能够准确定义这个特性。

因为金属的行为随着应力种类的变化和它应用形式的变化而变化。

强度是一个很常用的术语。

⑨韧性韧性是指金属材料承受快速施加或冲击载荷的能力。

⑩屈服点或屈服应力屈服点或屈服应力是金属的应力水平，用MPa度量。

在屈服点以上，当外来载荷撤除后，金属的变形仍然存在，金属材料发生了塑性变形。

二、应力和应变2.1 应力1、什么是虎克定律？罗伯特·虎克（1635～1703）发现，在物体的弹性极限内，弹性物体的变形与所受外力成正比（见图1）。

材料力学的基本知识与基本原理材料力学是研究材料在外力作用下的力学性能和力学行为的学科。

它是材料科学与工程中的重要基础学科，对于材料的设计、制备和应用具有重要意义。

本文将介绍材料力学的基本知识与基本原理，帮助读者更好地理解材料的力学性质。

一、材料力学的基本概念材料力学是研究材料在外力作用下的力学行为的学科，它主要包括静力学、动力学和弹性力学等内容。

静力学研究材料在力的作用下的平衡状态，动力学研究材料在力的作用下的运动状态，而弹性力学则研究材料在外力作用下的弹性变形。

二、材料力学的基本原理1. 牛顿第一定律牛顿第一定律也被称为惯性定律，它指出物体在没有外力作用下将保持静止或匀速直线运动。

在材料力学中，这一定律可以解释材料在没有外力作用下的静力平衡状态。

2. 牛顿第二定律牛顿第二定律是描述物体受力后的运动状态的定律，它表明物体所受合力与物体的加速度成正比。

在材料力学中，牛顿第二定律可以用来描述材料在外力作用下的运动状态，从而研究材料的力学性能。

3. 弹性力学原理弹性力学原理是研究材料在外力作用下的弹性变形的原理。

它基于胡克定律，即应力与应变成正比。

应力是单位面积上的力，应变是单位长度上的变形量。

弹性力学原理可以用来计算材料在外力作用下的应力和应变，从而研究材料的弹性性能。

4. 应力与应变的关系应力与应变的关系是材料力学中的重要内容，它可以通过应力-应变曲线来描述。

应力-应变曲线是材料在外力作用下的应力和应变之间的关系曲线，它可以反映材料的力学性能和变形特性。

在应力-应变曲线中，通常有线弹性阶段、屈服阶段、塑性阶段和断裂阶段等不同的阶段。

5. 杨氏模量和泊松比杨氏模量和泊松比是材料力学中的两个重要参数。

杨氏模量是描述材料在拉伸或压缩时的刚度的参数，它越大表示材料越硬。

泊松比是描述材料在拉伸或压缩时的体积变化与形变的比值，它越小表示材料越不易变形。

三、材料力学的应用材料力学的研究成果广泛应用于材料科学与工程领域。