课程介绍

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。一般是机械工程和土木工程以及相关专业的大学生必须修读的课程,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。材料力学的研究对象主要是棒状材料,如杆、梁、轴等。对于桁架结构的问题在结构力学中讨论,板壳结构的问题在弹性力学中讨论。 材料力学是固体力学的一个分支,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。 材料力学的研究内容:1)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;2)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:①不发生断裂,即具有足够的强度;②构件所产生的弹性变形应不超出工程上允许的范围,即具有足够的刚度;③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。 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。 为了确保设计安全,通常要求多用材料和用高质量材料;而为了使设计符合经济原则,又要求少用材料和用廉价材料。材料力学的目的之一就在于为合理地解决这一矛盾,为实现既安全又经济的设计提供理论依据和计算方法。 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: 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。

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