材料力学的基本概念2

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1、范钦珊教育教学工作室FANQin-ShansEducation&TeachingStudio返回总目录范钦珊教育与教学工作室Saturday,September04,2021工程力学清华大学范钦珊课堂教学软件(4)返回总目录第二篇材料力学工程力学第二篇材料力学工程力学材料力学(strengthofmaterials)主要研究对象是弹性体。对于弹性体，除了平衡问题外，还将涉及到变形．以及力和变形之间的关系。此外，由于变形，在材料力学中还将涉及到弹性体的失效以及与失效有关的设计准则。将材料力学理论和方法应用于工

2、程，即可对杆类构件或零件进行常规的静力学设计，包括强度、刚度和稳定性设计。第4章材料力学的基本概念第二篇材料力学工程力学在工程静力学中，忽略了物体的变形，将所研究的对象抽象为刚体。实际上，任何固体受力后其内部质点之间均将产生相对运动，使其初始位置发生改变，称之为位移（displacement），从而导致物体发生变形（deformation）。工程上，绝大多数物体的变形均被限制在弹性范围内，即当外加载荷消除后，物体的变形随之消失，这时的变形称为弹性变形（elasticdeformation），相应的物体称为弹性

3、体（elasticbody）。本章介绍材料力学的基本概念。第4章材料力学的基本概念材料力学所涉及的内容分属于两个学科。一是固体力学(solidmechanics)，即研究物体在外力作用下的应力、变形和能量，统称为应力分析(stressanalysis)。但是，材料力学又不同于固体力学，材料力学所研究的仅限于杆类物体，例如杆、轴、梁等。二是材料科学(materialsscience)中的材料的力学行为（behaviorsofmaterials），即研究材料在外力和温度作用下所表现出的力学性能(mechanica

4、lproperties)和失效（failures）行为。但是，材料力学所研究的仅限于材料的宏观力学行为，不涉及材料的微观机理。以上两方面的结合使材料力学成为工程设计（engineeringdesign）的重要组成部分，即设计出杆状构件或零部件的合理形状和尺寸，以保证它们具有足够的强度、刚度和稳定性。第4章材料力学的基本概念关于材料的基本假定弹性杆件的外力与内力弹性体受力与变形特征杆件横截面上的应力正应变与剪应变结论与讨论线弹性材料的应力－应变关系杆件受力与变形的基本形式第4章材料力学的基本概念

5、返回总目录返回关于材料的基本假定第4章材料力学的基本概念返回总目录关于材料的基本假定组成构件的材料，其微观结构和性能一般都比较复杂。研究构件的应力和变形时，如果考虑这些微观结构上的差异，不仅在理论分析中会遇到极其复杂的数学和物理问题，而且在将理论应用于工程实际时也会带来极大的不便。为简单起见，在材料力学中，需要对材料作了一些合理的假定。关于材料的基本假定均匀连续性假定各向同性假定小变形假定关于材料的基本假定均匀连续性假定微观不连续，宏观连续。均匀连续问题关于材料的基本假定球墨铸铁的显微组织

6、关于材料的基本假定普通钢材的显微组织关于材料的基本假定关于材料的基本假定均匀连续性假定均匀连续性假定(homogenizationandcontinuityassumption)—假定材料无空隙、均匀地分布于物体所占的整个空间。从微观结构看，材料的粒子当然不是处处连续分布的，但从统计学的角度看，只要所考察的物体之几何尺寸足够大，而且所考察的物体中的每一“点”都是宏观上的点，则可以认为物体的全部体积内材料是均匀、连续分布的。根据这一假定，物体内的受力、变形等力学量可以表示为各点坐标的连续函数，从而有利于

7、建立相应的数学模型。关于材料的基本假定各向同性假定各向同性与各向异性微观各向异性，宏观各向同性；微观各向异性，宏观各向异性。关于材料的基本假定灰口铸铁的显微组织关于材料的基本假定球墨铸铁的显微组织关于材料的基本假定普通钢材的显微组织关于材料的基本假定优质钢材的显微组织关于材料的基本假定高分子材料微观结构关于材料的基本假定关于材料的基本假定各向同性假定各向同性假定（isotropyassumption）—假定弹性体在所有方向上均具有相同的物理和力学性能，。根据这一假定，可以用一个参数描写

8、各点在各个方向上的某种力学性能。大多数工程材料虽然微观上不是各向同性的，例如金属材料，其单个晶粒呈结晶各向异性（anisotropyofcrystallographic），但当它们形成多晶聚集体的金属时，呈随机取向，因而在宏观上表现为各向同性。关于材料的基本假定小变形假定关于材料的基本假定小变形假定小变形假定(assumptionofsmalldeformation)—假定物体在外力作用下所