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材料力学

材料力学视频教程

学校:天津大学         主讲:赵志岗  
类别:机械土建        时间:2015-07-02 19:30
教程简介:材料力学  
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..查看详细
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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。
 
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。
 
材料力学的研究内容包括两大部分: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。

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