实验应力分析绪论
中国民航大学 2024 年研究生招生考试大纲 804材料力学
材料力学 804一、参考教材：《材料力学I、II》，第四版，高等教育出版社，单辉祖编著。
二、课程内容的基本要求：第一章：绪论第二章：轴向拉压应力第三章：轴向拉压变形第四章：扭转第五章：弯曲内力第六章：弯曲应力第七章：弯曲变形第八章：应力分析和强度理论第九章：组合变形第十章：压杆稳定第十一章：能量方法第十二章：动载荷第十三章：应力分析的实验方法三、应该掌握的内容和重点内容第一章绪论材料力学的任务、基本概念，变形体的基本假设，杆件变形的基本形式。
第二章轴向拉压应力1、轴向拉（压）的概念、内力、截面法、轴力的计算和轴力图的画法。
2、轴向拉（压）杆件横截面及斜截面上的应力计算；许用应力；强度条件及应用。
3、材料在拉伸、压缩时的机械性能。
4、剪切面、挤压面的概念及其判定；剪应力和挤压的公式及其计算。
重点：1、轴力及轴力图的画法。
2、拉（压）应力及强度计算。
3、材料的主要性能。
第三章轴向拉压变形1、轴向拉（压）杆件的变形，纵向变形、弹性模量、抗拉刚度、横向变形、泊松比等概念；虎克定律及其应用。
2、桁架节点位移计算。
3、简单静不定问题的计算。
重点：1、轴向拉（压）变形计算。
2、静不定问题的分析和计算。
第四章扭转1、外力扭矩的计算，扭矩、扭矩图。
2、圆轴扭转时横截面上的应力分布和计算；强度条件及其应用。
3、圆轴扭转时变形和刚度计算；材料的扭转破坏实验。
4、扭转静不定问题的计算。
重点：1、圆轴扭转应力和强度计算。
2、圆轴扭转变形和刚度计算。
3、简单扭转静不定的计算。
第五章弯曲内力1、平面弯曲、剪力、弯矩的概念。
2、剪力方程、弯矩方程的列法；剪力图与弯矩图的画法。
3、利用微分关系画剪力图和弯矩图。
重点：剪力图与弯矩图的画法。
第六章弯曲应力1、纯弯曲的概念和平面假设；平面图形的几何性质。
2、弯曲正应力公式及应用；弯曲剪应力计算。
3、弯曲强度计算；提高梁的强度的主要措施。
重点：弯曲正应力分析与强度计算。
第七章弯曲变形1、挠度、转角及其关系；挠曲线微分方程式；积分法、叠加法求梁的变形。
应力分析
应力分析应力是指在人类生活中常常出现的一种心理和生理的紧张状态。
在现代社会中，人们面临着各种各样的压力，可能来自工作、学业、家庭、人际关系等多个方面。
应对应力成为了现代人不可避免的挑战之一。
应力的产生是由于个体与环境之间的互动关系。
当个体面对外界环境的一系列要求和变化时，他们会经历一种紧张和压迫感，这种感受就是应力。
应力可以是正面的，也可以是负面的，取决于个体对于这种紧张状态的理解和处理方式。
正面的应力可以激发个体的积极性和动力，促使他们更好地应对困难和挑战；而负面的应力可能导致焦虑、抑郁等精神和身体问题。
应力对个体影响的程度取决于多种因素，包括个人的自我规划、社会支持、应变能力等。
一个有明确目标和规划的人，可能更能够解决和应对应力。
同时，拥有良好的社会支持网络的个体，也可以获得来自他人的支持和鼓励，从而减轻应力的影响。
此外，个人的应变能力也是应对应力的重要因素之一。
应变能力包括适应性思维、解决问题的能力、情绪调节等，这些能力可以帮助个体更好地应对各种压力。
应力带来的不良影响在人们的身心健康领域表现得尤为突出。
长期以来，应力与许多心理和生理疾病之间的关联已得到了广泛的研究证实。
在心理方面，应力可能导致焦虑、抑郁、失眠等问题；在生理方面，应力可以引发高血压、心脑血管疾病、免疫系统功能下降等各种身体健康问题。
因此，科学有效地管理和减轻应力对于个人的身心健康至关重要。
那么，如何有效地管理和减轻应力呢？首先，个体应该认识到应力的存在和影响，并带着积极的态度去面对它。
接着，个体可以通过一些方法来缓解和应对应力，例如积极参与体育锻炼、保持良好的作息习惯、学会放松自己、寻找适当的社交支持等。
同时，发展一些积极应对应力的策略也是很重要的，例如制定合理的目标和计划、培养良好的自我调节能力、学习应对技巧等。
此外，管理和减轻应力不应该仅仅依赖于个体的努力，社会也应该承担起责任来创造一个低压力的环境。
例如，提供更好的工作条件和学习环境，为个体提供更多的社会支持和帮助，加强压力管理教育等。
平板封头与椭圆形封头应力测定及分析
平板封头与椭圆形封头应力测定及分析摘要压力容器是内部或外部承受气体或液体压力、并对安全性有较高要求的密封容器。
椭圆形封头和平板封头容器的应力分布情况先从理论上分析了并采用电测法测量其应力，结合ANSYS有限元分析方法进行比较讨论。
应力分析的目的就是求出结构在承受载荷以后，结构内应力分布情况，找出最大应力点或求出当量应力值，然后对此进行评定，以把应力控制在许用范围以内。
经过此次实验并将实验数据与ANSYS有限元法分析所得到的数据进行了对比，得到了以下的分析结果：在实际测得数值与理论数值有些不一样，一些点的误差比较大，实验测得数据与ANSYS所得到的数据相接近。
关键词：压力容器；平板封头；椭圆形封头；应力分析；ANSYS有限元法ABSTRACTPressure vessel is internal or external to gas or liquid pressure, and the security requirements of a sealed container.Analyses the stress distribution in the ellipse head and Flat head containers theoretically,and measures the stress by electrical measurement method,then carries on compare and discuss by combining ANSYS finite element analysis method.The purpose of stress analysis is to find out the structure load, the structure, the stress distribution of the greatest stress or equivalent to stress the value,then this assessment, to put the stress in a control within. after the experiment and experimental data and ansys the finite-element method analysis of data in contrast, the following analysis results：experimental and theoretical values measured there are some differences，the error of some points are relatively large the experimental measured results obtained in good agreement with ANSYS.Keywords:Pressure vessel；Flat head；Ellipse head；Stress analysis；Using the ANSYS finite element metho目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第一章绪论 (1)1.1压力容器的结构 (1)1.1.1压力容器典型组成 (1)1.2压力容器主要分类 (3)1.2.1 按介质危害性分类 (3)1.2.2 压力容器分类 (4)1.3世界压力容器规范标准 (6)1.3.1 国外主要规范标准简介 (7)1.3.2 国内主要规范标准简介 (9)第二章椭圆形封头与平板封头的应力分析并计算 (12)2.1载荷分析 (12)2.1.1载荷 (12)2.1.2载荷工况 (14)2.2椭圆形封头的应力分析并计算 (14)2.2.1 回转薄壳的不连续分析 (15)2.2.2 无力矩理论的基本方程 (16)2.2.3薄壁圆筒理论计算公式推导 (19)2.2.4 椭圆形封头理论计算公式推导 (20)2.2.5理论计算并分析已知椭圆形封头的应力 (22)2.3平板封头应力分析 (23)2.3.1 概述 (23)2.3.2 圆平板对称弯曲微分方程 (24)2.3.3 圆平板中的应力 (29)2.3.4理论计算并分析已知圆平板封头的应力 (32)第三章实验法进行封头的应力测定及分析 (34)3.1电测法测定封头应力 (34)3.1.1 电测法的目的、原理及要求 (34)3.1.2实验前装置及仪器准备 (36)3.1.3 实验步骤 (36)3.1.4 电测法实验结果 (36)3.1.5 理论计算与实验结果对比并分析 (38)第四章有限元法对封头进行应力分析 (42)4.1 ANSYS有限元分析简介 (42)4.1.1 ANSYS软件提供的分析类型 (42)4.2 ANSYS对已知平板封头应力分析 (43)4.2.1 ANSYS对已知平板封头应力分析步骤 (43)4.3 ANSYS对已知椭圆形封头应力分析结果 (52)第五章数据处理及误差分析 (56)5.1对椭圆形封头和平板封头的数据处理 (56)5.2将计算法、实验法、有限元法的结果进行对比并进行误差分析 (57)第六章结论 (58)参考文献 (59)致谢.......................................................................................................................... 错误！未定义书签。
模态分析与实验 第一章
jωk t
+ c−k e
−jωk t
=
k=−∞
ck ejkω0 t
(1-6)
在式 (1-1) 中， 若令 Ak =
2 则 a2 k + bk , A0 = a0 ， ∞
xT (t) = A0 +
k=1
Ak sin(ωk t + θk )
(1-7)
这里 Ak 反映了频率为 kω 的谐波在 xT (t) 中所占的份额， 称为振幅。 在复指数形式中， 第 k 次谐波为 ck ejωk t + c−k e−jωk t 1 1 其中， ck = (ak − jbk )， c−k = (ak + jbk )， 则 2 2 |ck | = |c−k | = 即 Ak = 2|ck |, k = 0, 1, 2, · · · 。 –3– 1 2
2F0 =− T bk 2 = T 2 =− T 2F0 = T =
T 2
0
2F0 cos ωk tdt + T
T 2
0 0 −T 2
cos ωk tdt = 0 2 F0 sin ωk tdt + T
T 2 T 2
−T 2
2 F (t) sin ωk tdt = − T
0
0
F0 sin ωk tdt
= a0 +
k=1 ∞
= a0 +
k=1
1 1 令 c0 = a0 ， ck = (ak − jbk )， c−k = (ak + jbk )， 则 2 2 其中 ck = 1 T
T /2 −T /2
xT (t)e−jkω0 t dt, c−k =
1 T
应力分析(Stress Analysis)
推导原理： 静力平衡条件： 静力矩平衡条件：
X 0, Y 0, Z 0
M
x
0, M y 0, M z 0
2 1 f ( x ) 1 f ( x) 泰勒级数展开： f ( x dx) f ( x) ...... 2 1! x 2! x
2 2 P 总应力 8 8 8 八面体上的正应力与塑性变形无关，剪应力与塑性变形有 关。
八面体应力的求解思路：
ij (i, j x, y, z) 1, 2 , 3 8 , 8
I1, I 2
因为
2 2 8 ( I1 3I 2 ) 3
ij ij m
' ij
(i,j=x,y,z)
为柯氏符号。
1 其中 m ( x y z ) 即平均应力， 3
即
' x xy xz x xy xz 1 0 0 . . ' 0 1 0 y yz y yz m ' . . . . z z 0 0 1
' ' ' ' ' ' I1' x y z 1 2 3 0
' ' ' ' ' ' I2 1 2 2 3 3 1' （体现变形体形状改变的程度）
' ' ' ' I3 1 2 3 const
§1.4 应力平衡微分方程
直角坐标下的应力平衡微分方程* ij 0 i
讨论：1. 等效的实质？ 是（弹性）应变能等效（相当于）。 2. 什么与什么等效？ 复杂应力状态（二维和三维）与简单应力状态（一维）等效 3. 如何等效？ 等效公式（注意：等效应力是标量，没有作用面）。 4. 等效的意义？ 屈服的判别、变形能的计算、简化问题的分析等。
实验应力分析
第 2 章 电阻应变计的原理及使用
2.1 电阻应变计的工作原理
电阻应变计习惯称为电阻应变片，简称应变计或应变片。出现于第二次世界大战结束的
前后，已经有六十多年的历史。电阻应变计的应用范围十分广泛，适用的结构包括航空、航
天器、原子能反应堆、桥梁、道路、大坝以及各种机械设备、建筑物等；适用的材料包括钢
当进行多次重复测量时，输入量由小到大或由大到小重复变化，而对应于同一输入量其 输出量亦不相同，这种偏差称为重复性误差。常用全量程中的最大重复性误差与满量程的百 分数来表示测量系统的重复性指标。 1.2.6 零漂与温漂
当测量系统的输入量和环境温度不变时，输出量随时间变化，称为零漂。由外界环境温 度的变化引起的输出量变化，称为温漂。
2
图 1-2 测量系统的滞后
1.2.4 灵敏限与分辨率 当输入量由零逐渐加大时，存在着某个最小值，在该值以下，系统不能检测到输出，但
这个最小值一般不易确定，为此规定一个最小输出值，而与它相应的输入值即为系统能够检 测到输出的最小输入值，称为灵敏限。
如果输入量从任意非零值缓慢地变化，将会发现在输入量变化值没有超过某一数值之 前，系统不能检测到输出量变化，因此存在一个最小输入变化量。为了便于确定，规定了一 个最小输出变化量，而与它相应的输入变化量即为系统能够检测到输出量变化的最小输入变 化量，称为分辨率。一般指针式仪表的分辨率规定为最小刻度分格值的一半，数字式仪表的 分辨率是最后一位的一个“字”。 1.2.5 重复性
滞后表示当测量系统的输入量由小增加到某一值和由大减小到某一值的两种情况下，对
于同一输入量其输出量不相同，如图 1-2 所示，同一输入量时的输出量偏差 yd − yc ，称
为滞后偏差。最大滞后偏差 yd − yc max 与全量程输出范围 ymax 比值的百分数，称为测量
experimental stress analysis
experimental stress analysis
Experimental stress analysis（实验应力分析）是工程学中的一个领域，旨在通过实验来测量材料或结构的应力和应变分布。
这种方法是通过应用外部载荷或压力到材料或结构上，并使用传感器、仪器或测量设备来获取其应力和应变信息。
方法和技术：
1.应变计：使用应变计（strain gauge）是实验应力分析中常用的方法之一。
应
变计可以附着在材料表面，测量材料的微小变形，从而推断出应变。
通过将应变计安装在结构的关键点上，可以获取应力和应变的分布情况。
2.光学方法：光学方法如光栅法、激光干涉法（例如激光多普勒测振法）等，
利用光学原理来测量物体的形变和应变。
这些方法可以提供全场面的应变信息。
3.压电传感器：压电传感器可以将机械应力转换为电信号，用于测量或监测应
变的变化。
4.试验装置：实验应力分析可能需要定制的试验装置或加载设备，以施加所需
的载荷并记录数据。
应用领域：
●结构工程学：在建筑、桥梁、航空航天等领域中，通过实验应力分析来评估
结构的强度和稳定性。
●材料科学：用于评估材料的性能和行为，如金属、复合材料等。
●机械工程：用于设计和评估机械部件的强度和耐久性。
实验应力分析通常与计算分析相结合，以验证模型或预测的结果，并为工程设计和优化提供有价值的实验数据。
第一章绪论
高速公路直道与弯道的连接
路面的剪切破坏
2. 工程构件的刚度问题
Space Shuttle Discovery
3. 工程构件的稳定问题
3.本课程的任务
构件的强度、刚度和稳定性与构件的材料、 截面形状与尺寸、成本有关。 材料力学就是通过对构件承载能力的研究，找到构 件的截面尺寸、截面形状及所用材料的力学性质与所受 载荷之间的内在关系，从而在既安全可靠又经济节省的 前提下，为构件选择适当的材料和合理的截面尺寸、截 面形状。
2、均匀性假设： 认为变形固体整个体积内各点处的 力学性质相同。
3、各向同性假设： 认为变形固体沿各个方向的力学性 质相同（不适合所有的材料）。
4. 小变形假设： 指构件在外力作用下发生的变形量远 小于构件的尺寸。
材料力学研究的变形通常局限于小变形范围——小变形前提
小变形前提条件的作用：
1）小变形前提保证构件处于纯弹性变形范围
内力：外力作用引起构件内部附加的相互作用力。 内力的特点：
①连续分布于截面上各处； ②随外力的变化而变化。
求内力的方法 — — 截面法：用以显示和求解内力的方法，其步骤为：
F5 F1
F2
F4 F3
①截开：在待求内力的截面处假想地将构件截分为两部分， 取其中一部分为研究对象——分离体；
②代替： 用内力代替弃去部分对分离体的作用； —— 通常为分布内力系
a
n
y
L c
nb
mm
P
mOm Mm Nm
P
x
解：1、沿m-m截面截开，取上半部分：
Y 0
Nm - P = 0 ∴ Nm = P
MO ( F ) 0 Pa Mm 0， Mm Pa
应力状态分析和强度理论
03
弹性极限
材料在弹性范围内所能承受的最大应力状态，当超过这一极限时，材料会发生弹性变形。
01
屈服点
当物体受到一定的外力作用时，其内部应力状态会发生变化，当达到某一特定应力状态时，材料会发生屈服现象。
02
强度极限
材料所能承受的最大应力状态，当超过这一极限时，材料会发生断裂。
应力状态对材料强度的影响
形状改变比能准则
04
弹塑性材料的强度分析
屈服条件
屈服条件是描述材料在受力过程中开始进入屈服（即非弹性变形）的应力状态，是材料强度分析的重要依据。
根据不同的材料特性，存在多种屈服条件，如Mohr-Coulomb、Drucker-Prager等。
屈服条件通常以等式或不等式的形式表示，用于确定材料在复杂应力状态下的响应。
最大剪切应力准则
总结词
该准则以形状改变比能作为失效判据，当形状改变比能超过某一极限值时发生失效。
详细描述
形状改变比能准则基于材料在受力过程中吸收能量的能力。当材料在受力过程中吸收的能量超过某一极限值时，材料会发生屈服和塑性变形，导致失效。该准则适用于韧性材料的失效分析，尤其适用于复杂应力状态的失效判断。
高分子材料的强度分析
01
高分子材料的强度分析是工程应用中不可或缺的一环，主要涉及到对高分子材料在不同应力状态下的力学性能进行评估。
02
高分子材料的强度分析通常采用实验方法来获取材料的应力-应变曲线，并根据曲线确定材料的屈服极限、抗拉强度等力学性能指标。
03
高分子材料的强度分析还需要考虑温度、湿度等环境因素的影响，因为高分子材料对环境因素比较敏感。
02
强度理论
总结词
该理论认为最大拉应力是导致材料破坏的主要因素。
应力试验工作总结
应力试验工作总结应力试验是一种常见的工程测试方法，用于评估材料或结构在不同应力条件下的性能和稳定性。
在进行应力试验工作时，需要严格遵守操作规程和安全标准，以确保测试结果的准确性和可靠性。
以下是我对应力试验工作的总结和体会。
首先，进行应力试验前需要对测试设备进行严格的检查和校准，确保设备的正常运行和准确性。
在进行试验过程中，需要严格控制试验条件，包括温度、湿度、加载速度等因素，以保证测试结果的可比性和准确性。
其次，应力试验过程中需要严格遵守操作规程和安全标准，确保操作人员和设备的安全。
在进行试验操作时，需要注意操作技巧和步骤，避免操作失误导致的意外事故。
同时，需要配备必要的安全防护设备，如安全帽、护目镜、手套等，以保护操作人员的安全。
另外，应力试验的数据处理和分析也是非常重要的一环。
在进行试验后，需要对测试数据进行及时和准确的处理和分析，得出测试结果并进行合理的解释。
同时，需要对测试数据进行统计分析，评估试验结果的可靠性和稳定性。
最后，应力试验工作需要密切配合相关部门和人员，确保工作的顺利进行和结果的准确可靠。
在进行试验前，需要与相关部门和人员进行充分的沟通和协调，明确试验的目的和要求。
在试验过程中，需要及时和相关人员进行沟通和交流，解决试验中遇到的问题和困难。
总的来说，应力试验工作需要严格遵守操作规程和安全标准，确保测试结果的准确性和可靠性。
同时，需要注意试验过程中的数据处理和分析，确保测试结果的科学性和可靠性。
通过对应力试验工作的总结和体会，我相信在今后的工作中能够更加严谨和专业地进行应力试验工作，为工程项目的安全和稳定性提供可靠的数据支持。
应力分析报告模板
应力分析报告模板1. 引言在现代社会中，人们面临着各种各样的应力因素，无论是来自工作、学习还是生活压力，都可能对个人的身心健康产生不良影响。
因此，对应力进行科学的分析和评估显得尤为重要。
本报告旨在提供一个应力分析的模板，帮助个人或团体更好地了解应力的来源、影响和管理方法。
2. 应力来源分析2.1 工作压力工作是人们最常面对的一个应力来源。
常见的工作压力包括工作量过大、工作时间紧张、工作任务复杂等。
本节将对工作压力的来源进行详细分析，以便更好地理解其对个人的影响。
2.2 学习压力学生在学习过程中也面临着很大的压力，如应对考试、完成作业、追求好成绩等。
本节将对学习压力的来源进行分析，帮助学生更好地应对学习压力。
2.3 生活压力生活中的各种因素也会对个人产生压力，如家庭关系、人际关系、经济压力等。
本节将对生活压力的来源进行分析，帮助个人更好地面对生活中的各种挑战。
3. 应力影响分析应力对个人的身心健康有着重要的影响。
本节将对应力对个人的影响进行分析，以便更好地认识到应力管理的必要性。
3.1 生理影响应力过大会对个体的生理机能产生不良影响，如睡眠质量下降、免疫力下降、消化系统紊乱等。
本节将详细分析应力对个体生理的影响。
3.2 心理影响应力会对个体的心理状态产生较大影响，如焦虑、抑郁、失去动力等。
本节将对应力对个体心理的影响进行细致剖析。
3.3 行为影响应力也会对个体的行为产生一定影响，如情绪失控、社交回避等。
本节将对应力对个体行为的影响进行分析。
4. 应对应力的方法为了更好地管理应力，个人需要学会有效地应对各种应力因素。
本节将介绍一些常用的应对应力的方法，帮助个人或团体更好地应对日常的各种压力。
4.1 身体保健保持良好的身体健康是应对应力的基础。
本节将介绍一些身体保健的方法，如适度运动、均衡饮食等。
4.2 心理调适心理调适是有效应对应力的关键。
本节将介绍一些心理调适的方法，如放松训练、积极心态培养等。
4.3 时间管理合理的时间管理可以帮助个人更好地应对各种压力。
弹性力学徐芝纶版
应变张量是一个二阶对称张量，用于描述物体在应力作用下的形变状态，包括大 小和方向的变化。
几何方程与应变协调方程
几何方程
几何方程描述了应变与位移之间的关 系，是弹性力学的基本方程之一。
应变协调方程
应变协调方程是一组方程，用于保证 应变张量的连续性和无间断性，是解 决弹性力学问题的重要工具之一。
03
应变分析
应变的定义与分类
应变的定义
应变是描述物体形状改变的物理量， 表示物体在应力作用下的形变程度。
应变的分类
根据不同的分类标准，应变可以分为 多种类型，如线应变和角应变、单值 应变和非单值应变等。
主应变与应变张量
主应变
在应变张量中，有三个相互垂直的主轴，对应三个主应变，表示物体在三个方向 上的形变程度。
弹性力学徐芝纶版
• 绪论 • 应力分析 • 应变分析 • 弹性本构关系 • 弹性力学问题的解法 • 弹性力学的应用实例
01
绪论
弹性力学简介
弹性力学
一门研究弹性物体在外力作用 下变形和内力的学科。
弹性力学的基本概念
物体在外力作用下发生变形， 变形与外力成正比，且在去掉 外力后恢复原状。
弹性力学的研究对象
研究物体在动态过程中受到的力，主要考察物体 的振动和波传播。
稳定性问题
研究物体在受到外力作用下的稳定性，主要考察 物体的失稳和屈曲。
求解方法概述
解析法
通过数学公式和定理求解弹性力学问题，得到精确解。适用于简单 问题和理论分析。
近似法
利用近似公式和数值计算方法求解弹性力学问题，得到近似解。适 用于复杂问题和实际工程。
通过实验测定材料的弹性模量和泊松比，结 合广义胡克定律，可以推导出各向同性材料 的弹性本构关系。这些关系式是弹性力学中 求解问题的基本方程，可用于分析各种弹性 力学问题。
应力应变关系
第四章 应力应变关系前一章引进了应力和应变的概念以及应力分析和应变分析的公式。
应力分析仅用到力的平衡概念，应变分析仅用到几何关系和位移的连续性。
这些都没有涉及到所研究物体的材料性质。
本章开始将研究材料的性质。
这些性质决定了各种材料特殊的应力－应变关系，显示出材料的力学性能。
下面将着重描述低碳钢的力学性能，介绍各向同性材料的广义胡克定律。
作为选读材料，将介绍各向异性的复合材料单层板的应力－应变关系。
§4-1 低碳钢的拉伸试验在分别考虑了应力和应变后，从直觉上知道这两个量是互相关联的。
事实上，在第一章的绪论里已经提到过应力应变之间的胡克定律。
它描述了很大一类材料在小变形范围，在简单拉伸（压缩）条件下所具有的线性弹性的力学性能。
低碳钢Q235是工程上常用的金属材料。
这一节着重介绍低碳钢的力学性能，然后简单介绍其他一些材料的性能。
有关材料性能的知识来自于宏观的材料试验，以及从这些试验得出的宏观的、唯象的理论。
固体物理学家一直在从原子和分子量级上研究这些力学性能的微观基础。
力学家也已开始从细观尺度来分析材料的力学性能，并已经取得了很大进展。
材料力学作为固体力学的入门课程，将只限于材料的宏观力学性能的描述。
为了确定应力与应变关系，最常用的办法是用单向拉伸（压缩）试验来测定材料的力学性质。
这种试验通常是在常温（室温）下对试件进行缓慢而平稳加载的静载试验。
5l d =一、低碳钢拉伸试验按照我国的国家标准 “金属拉伸试验试样” （GB6397－86），将试件按规定做成标准的尺寸。
图4－1所示是一根中间直径为d 的圆杆型试件，两端的直径比中间部分大，以便于在试验机夹头上夹持。
试件中间取一段长度为l 的等直部分作为标距。
对圆截面标准试件，规定标距l 与直径d 的关系为 ，或，分别称为10倍试件和5倍试件。
试件也可制成截面为矩形的平板型，平板试件的10倍与5倍试件的标距分别为10l d==l和l =，其中A 为试件的横截面面积。
《结构力学》教学大纲
《结构力学》教学大纲《结构力学》是建筑工程和土木工程专业的一门重要课程，它涉及到建筑结构和桥梁等工程结构的力学分析、设计和优化。
在本文中，我们将介绍《结构力学》的教学大纲，包括课程简介、教学目标、教学内容和教学方法。
一、课程简介《结构力学》是建筑工程和土木工程专业的一门核心课程，主要研究工程结构在各种力和载荷作用下的力学性能和变形规律。
通过本课程的学习，学生将掌握结构力学的基本理论和分析方法，为后续的课程设计和毕业设计打下坚实的基础。
二、教学目标本课程的教学目标如下：1、掌握结构力学的基本概念和基本原理，了解各种类型结构的力学特性和变形规律。
2、掌握结构分析的基本方法，包括力法、位移法、能量法和有限元法等，能够熟练运用这些方法进行结构分析和设计。
3、培养学生的解决实际问题的能力和创新思维能力，能够根据工程实际进行合理的结构设计和优化。
三、教学内容本课程的教学内容包括以下五个方面：1、绪论：介绍结构力学的定义、发展历程和应用范围，让学生了解本课程的重要性和意义。
2、杆系结构的内力和位移计算：介绍杆系结构的受力分析和位移计算方法，包括力的平衡方程、弯矩方程和剪力方程等。
3、应力应变分析：介绍应力和应变的基本概念和基本原理，包括应力分析的应变法、应力分析和材料的力学性质等。
4、结构分析的基本方法：介绍力法、位移法、能量法和有限元法等结构分析的基本方法，让学生掌握这些方法的应用和原理。
5、结构稳定性分析：介绍结构稳定性的基本概念和基本原理，包括稳定性的分析和设计方法等。
四、教学方法本课程的教学方法包括以下几种：1、课堂讲解：采用讲解和演示相结合的方式，使学生了解结构力学的理论和分析方法。
2、实验操作：通过实验操作，让学生了解各种类型结构的力学特性和变形规律。
3、计算机模拟：采用计算机模拟方法，让学生了解结构分析的有限元方法和程序设计。
4、案例分析：通过案例分析，让学生了解结构设计的实际应用和优化方法。
5、小组讨论：采用小组讨论的方式，鼓励学生积极参与课堂讨论，促进学生对结构力学的理解和掌握。
材料力学绪论
关于静不定问题如何解决？ 求内力力的可传性原理是否使用？
材料力学在去研究对象之前不能用力系简化原理。 去研究对象之后能用力系简化原理
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第一章 绪论
§1-4 应力
一、正应力与切应力
应力：内力分布集度
F1
ΔFS
ΔA K
F2
△A内平均应力： pav =
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第一章 绪论
材料力学在近代的发展
1638年：材料力学的开端 《关于两种新科学的对话》
伽利略像
开创了用实验观察—— 假设——形成科学理论 的方法
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第一章 绪论
胡克的弹性实验装置
1678年：发现“胡克定律”
雅各布.伯努利，马略特： 得出了有关梁、柱性能的
基础知识，并研究了材料的 强度性能与其它力学性能。
微体互垂面 上切应力的 关系?
， 2
z
dx
1
，dy
1
2 dz
x
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第一章 绪论
， 2
z
y
dx
1
，dy
1
2
dz
x
切应力互等定理：
F =0
1= 2
1
2
Mz = 0
1dxdz ×dy
1= 1
1dydz dx 0
在微体的互垂截面上，垂直于截面交线的切应力数 值相等，方向均指向或离开交线。
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第一章 绪论
材料力学在现代的发展
19世纪中叶，铁路桥梁工程的发展，大大推动了材 料力学的发展； 当时，材料力学的主要研究对象为钢材； 20世纪，各种新型材料(复合材料、高分子材料等) 广泛应用，实验水平、计算方法不断提高；
CAESAR-II-应力分析理论基础解析
S 1 2
1 2 2 2 3 2 3 12
• 他认为引起材料屈服破坏的主要因素是材料内的变形能。
亦即不论材料处于何种应力状态，只要其内部积累的变形
能达到材料单向拉伸屈服时的变形能值，材料即发生屈服
破坏。
2023/12/8
2023/12/8
材料的机械性能
一、弹性阶段 二、屈服阶段 将下屈服极限称为屈服极限 三、强化阶段 经过屈服阶段后，材料恢复了抵抗变 形的能力，要使其继续变形必须增加 拉力，这种现象称为材料的强化。 四、局部变形阶段 在试件的某一局部范围内，横向尺寸 突然急剧缩小。
• 通俗来讲管道应力分析的任务，实际上是 指对管道进行包括应力计算在内的力学分 析，并使分析结果满足标准规范的要求， 从而保证管道自身和与其相连的机器、设 备以及土建结构的安全。
• 一般来讲，管道应力分析可以分为静力分 析和动力分析两部分。
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静态分析目的
• 静力分析是指在静力载荷的作用下对管道 进行力学分析
• 平面内垂直于半径。 • 剪切力
– 这个载荷在外表面最小，因此在管系应力计算中 省略了这一项。
– 在支撑处要求局部考虑。
• 扭矩
– 最大的应力发生在外表面。 – MT/2Z
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压力容器和管道中应力
• 剪应力 • 薄膜应力
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压力容器和管道弯曲应力
• 梁单元弯曲应力 • 壳单元弯曲应力
压力容器设计所采用的标准分为两类： 一类是按规则设计；另一类是按分析进行设计。常规设计一般以简化计算公 式为基础，再加上一些经验系数，不进行应力分析。
而分析设计中，首先将应力划分为一次应力和二次应力两大类，二者的 定义相似。 一次应力：为平衡压力与其它机械荷载所必须的法向应力或剪应力。其特点 是非自限性，即当结构内的塑性区扩展达到极限状态，使之变成几何可变的 机构时，即使荷载不再增加，仍将产生不可限制的塑性流动，直至破坏。
弹性力学教学大纲
弹性力学教学大纲一、课程简介弹性力学是物理学、工程学和材料科学等领域的重要基础课程，主要研究物体在受到外部力作用时，其内部应力和变形的规律。
本课程旨在帮助学生掌握弹性力学的基本理论、方法和应用，为后续的学习和实践打下坚实的基础。
二、课程目标1、理解弹性力学的基本概念、理论和研究方法，掌握弹性力学的基本方程和定理。
2、掌握弹性力学中的边界条件、应力集中、屈服条件、塑性变形等重要概念及其应用。
3、能够运用弹性力学的原理和方法，分析和解决实际工程中的问题，如结构分析、材料设计等。
4、培养学生的科学素养和解决问题的能力，提高其独立思考和创新能力。
三、课程内容1、绪论：介绍弹性力学的定义、发展历程和研究对象。
2、弹性力学的基本理论和研究方法：讲解弹性力学的基本概念、基本理论和研究方法，包括应力、应变、弹性模量、泊松比等。
3、弹性力学的基本方程和定理：介绍弹性力学的基本方程和定理，包括平衡方程、几何方程、物理方程等，并讲解如何求解这些方程。
4、弹性力学的边界条件和应力集中：讲解弹性力学中的边界条件、应力集中、屈服条件等重要概念及其应用。
5、塑性变形和断裂：介绍塑性变形和断裂的基本概念和理论，包括塑性变形的定义、屈服条件、流动法则等。
6、弹性力学的应用：介绍弹性力学在工程实践中的应用，如结构分析、材料设计等。
四、课程安排本课程总计36学时，分为18次授课，每周2次，每次2学时。
具体安排如下：1、绪论（2学时）2、弹性力学的基本理论和研究方法（4学时）3、弹性力学的基本方程和定理（4学时）4、弹性力学的边界条件和应力集中（4学时）5、塑性变形和断裂（4学时）6、弹性力学的应用（4学时）7、总复习及考试（4学时）五、教学方法本课程采用多媒体教学和板书相结合的方式进行授课，同时辅以课堂讨论和案例分析等教学方法，帮助学生更好地理解和掌握课程内容。
课后还会安排相应的作业和练习题，以加强学生对知识点的理解和应用能力。
土力学教学大纲一、课程概述土力学是一门研究土的物理、力学性质及工程应用的学科。
《构造地质学》课程笔记
《构造地质学》课程笔记第一章绪论一、构造地质学的内涵和构造规模1. 构造地质学定义：构造地质学是地球科学的一个分支，它专注于研究地球岩石圈的结构、构造、形成过程、演化历史以及控制这些过程的动力学机制。
它涉及从微观到宏观尺度的地质现象，包括地层、岩体、断裂、褶皱等。
2. 研究内容详述：（1）地质体的形态、产状、规模和组合特征：研究不同类型地质体的外部形态、空间排列、大小和相互之间的组合关系，如断层、褶皱、节理等。
（2）地质体的形成、演化和改造过程：探讨地质体从形成到改造的整个地质历史过程，包括构造运动、岩浆活动、变质作用等。
（3）地质体之间的相互关系及其在地球动力学过程中的作用：分析地质体之间的相互作用，以及它们在板块构造、地壳运动等地球动力学过程中的角色。
3. 构造规模划分详述：（1）大型构造：涉及整个板块或大陆规模的构造，如板块边界、地槽-地台、造山带等。
（2）中型构造：介于大型和小型构造之间，如区域性的褶皱带、断裂带、火山带等。
（3）小型构造：在更小的尺度上，如单个褶皱、断层、节理、面理等。
二、地质构造的类型和关系1. 地质构造类型详述：（1）原生构造：在岩石形成过程中直接形成的构造，如层理、波痕、泥裂等沉积构造。
（2）次生构造：岩石形成后，在后期地质作用下形成的构造，如褶皱、断层、节理等。
（3）复合构造：原生构造和次生构造相互叠加、改造形成的复杂构造，如叠加褶皱、复合断层等。
2. 地质构造之间的关系详述：（1）成因关系：不同构造之间的成因联系，如断层活动可能导致褶皱的形成。
（2）时间关系：不同构造形成的时间顺序，如先形成断层，后形成褶皱。
（3）空间关系：不同构造在空间上的分布和排列方式，如断层与褶皱的相互切割关系。
三、构造分析的基本方法1. 地质观察详述：（1）观察地质体的形态、产状、规模、组合特征：通过野外实地观察，记录地质体的各种特征。
（2）使用地质罗盘、GPS等工具进行精确测量：测量地质体的产状、方位等参数。
车削可转位刀具接触应力的有限元分析的开题报告
车削可转位刀具接触应力的有限元分析的开题报告一、选题背景车削加工是金属加工中常见的一种方法。
刀具的接触应力是影响车削加工质量和刀具寿命的重要因素之一。
因此，对车削可转位刀具接触应力的研究具有重要的理论和应用价值。
二、研究现状目前，国内外学者们对于车削可转位刀具接触应力的研究主要采用有限元分析法。
其中，材料本构模型的选择、有限元建模、刀具截面形状等因素均对有限元分析结果产生一定的影响。
已有学者通过对这些因素的探究，对车削加工中刀具接触应力的特点进行了深入的研究，取得了一定的进展。
三、研究内容本文将采用有限元分析方法，建立车削可转位刀具接触应力的数学模型，研究其在不同工况下的变化规律。
同时，通过实验验证有限元分析结果的准确性，以提高研究成果的可信度和实用性。
四、研究目标本文旨在分析车削可转位刀具接触应力的特点，寻找降低其应力水平的解决方案，从而提高车削加工的效率和质量。
同时，通过对有限元分析方法和参数的探究，提高该方法在车削加工领域中的应用价值和可靠性。
五、研究方法1.理论分析：对车削可转位刀具接触应力的特点及其影响因素进行分析。
2.有限元分析：建立车削可转位刀具接触应力的有限元模型，通过有限元分析软件进行模拟计算。
3.实验验证：通过实验验证有限元分析的结果是否准确，该步骤主要是为了提高研究成果的可信度和实用性。
六、论文结构第一章：绪论- 选题背景- 研究现状- 研究内容- 研究目标- 研究方法- 论文结构第二章：理论基础- 车削可转位刀具的特点- 刀具接触应力的影响因素- 有限元分析方法第三章：有限元分析- 有限元分析模型的建立- 材料本构模型的选择- 有限元分析参数的设计第四章：实验验证- 实验设计- 实验结果分析第五章：结论与展望- 研究成果回顾- 问题与不足- 讨论与展望七、参考文献八、攻读计划时间安排：第1-2周：查阅参考资料、撰写开题报告。
第3-6周：理论分析，编制论文框架，编写理论部分。
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电阻应变计
电阻应变仪，电桥
电桥 盒
B
R 1
R2
显
示
放大器
Vi
C
记 录
R 4
R 3
仪
D
动应变测点照片
直接法--脆性漆层法
在被研究的物体表面涂上一层特殊的漆料，当 应力作用时，某点的变形达到一定的数值后， 漆层即沿着与最大主应力垂直的方向裂开，根 据裂纹的出现顺序及方向，便可确定主应力的 数值。
Substrate Interfacial delamination
原子力显微镜
四、解决工程上的力学问题的方法
1.理论计算 ：
用弹性力学或塑性力学进行求解。即首先建立力学模型， 然后用数学方法提供理论计算的基本方程式，能够对一些 简单问题给出精确解。但是对于几何形状或者载荷情况比 较复杂的工程构件，常常遇到数学计算方面的困难，采用 理论方法往往需要进行一些假设和理想化，因此所得结果 均为近似值，此时必须依据实验进行验证。
实验应力分析的任务是研究处于不同环境中 的构件在载荷作用下，其内力、位移、应力、应变 的变化规律，为合理地选择构件的几何尺寸和截面 形状提供依据，使强度设计达到既经济又安全的目 的。
F-15凌空解体 (2007)
A380翼肋托架疲劳裂纹 (2011)
波音737疲劳损坏(2012)
甬温线特别重大铁路交通事故 (2011)
直接法--莫尔法（云纹法）
云纹（Moire）是一 种物理现象。
将两块相同的丝绸物 重叠起来，对着明亮 的背景看去，可以看 到明显的黑白相间的 条纹—云纹
【实验操作与现象】
间接法--光弹性方法
间接法--散斑法
散斑：Speckle 相干性好的激光照射在 有漫反射表面的物体上， 这些表面漫反射光犹如 无数小的相干光源所发 出的光，它们之间也是 相干光，彼此之间也要 发生干涉，因而在物体 表面前边的空间形成了 无数随机分布的亮点和 暗点。
海上钻井平台的结构健康在线监测
波音787的全尺寸疲劳试验
波音787的模拟机翼试验件疲劳试验
东方明珠电视塔抗震模型试验 （破坏部位、破坏形式、抗震能力）
二、实验力学中的基本方法
直接法
机械引伸计法 电测法 脆性涂层法 莫尔法
间接法
光测法 声测法 X射线法
比拟法
薄膜比拟法
电场比拟法 电网比拟法 流体比拟法
斑效应 现在，结合计算机技术的各种数字化测试技术
近代测试技术和方法
压痕法 原子力显微镜、扫描隧道显微镜 声发射技术 超声扫描技术
压痕法
Oliver-Pharr方法：
硬度: H Pmax
Ac
杨氏模量:
Er
π 2
S Ac
1压痕示1意图v2 1 vi2
Er E
Ei
P
Loading
Unloading
实验分析方法相对于理论计算与分析方法，具有 很强的实践性和更高的可靠性。它不但对理论计 算做出贡献，而且能有效解决许多理论工作不能 解决的工程实际问题，在应力分析中有其独特的 作用，因此它不可能被理论所替代。但是，我们 也应该看到实验应力分析方法的局限性，由于某 一点的应力是作为一种极限过程求得的，其应变 实际上是位移导数的函数，因此实验不论在模型 上或在实物上所得的结果均包含理想化和近似的 因素。同时，由于测试技术的限制，在某些特殊 环境条件下，现在还不能进行实验，此外测量精 度亦有待于进一步提高。
四、解决工程上的力学问题的方法
3.实验法：
用实验的手段对各种力学问题进行研究，得 到第一性的认识，并据此总结出规律（定理、定 律、公式、理论），建立以力学模型为表征的理 论。实验分析方法既可用于研究基本规律，为发 展新理论提供依据，又是提高工程设计质量，进 行失效分析的重要手段。
五、实验法的特点
直接法--引伸计法
直接法--电阻应变测量
传感器是借助检测元件将一种形式的信息转 换成另一种信息的装置。
物理量
电量
目前，传感器转换后的信号大多为电信号。因 而从狭义上讲，传感器是把外界输入的非电信号转 换成电信号的装置。
如电阻应变计把外界输入的应变 （非电信号）转 换成电阻信号的装置。
电阻应变计
课程基本情况
总学时：48学时（理论课:36学时+实验:12学时） 教材：
1.《实验力学》，戴福隆，清华大学出版社，2010.7 2.《实验力学》，张天军，西北工业大学出版社，2008.8 3.《实验力学》，尹协振，高等教育出版社，2012.2
参考资料：
《实验应力分析》，张如一，机械工业出版社，1986
意大利豪华邮轮触礁侧翻 (2012)
上海在建楼房倒塌事故(2009)
载荷情况： 载荷形式 静、动 载荷大小
环境： 动力、风、水 温度、磁场
船舶 建筑 飞行器
材料
结构形式 支撑形式
运动状态： 位移、 速度、 加速度 变形： 应力、 应变
安全性 可靠性 稳定性
材料： 材料性能 疲劳强度 断裂性能
结构： 固有频率 阻尼、刚度 强度
四、解决工程上的力学问题的方法
2.数值计算法：
运用有限单元法、边界元法等数值计算方法， 几乎可解答所有问题。但是，应用数值计算方法， 必须以建立正确的数学模型为前提，才能获得正确 的结果，而且同样必须要得到实验方法的验证。此 外，工程实际中存在着许多载荷和边界条件未知的 问题，对于此类问题，数值计算所需要的力学参数 必须通过实验测量才能获得。
Pmax
S
hr
hmax
载荷-位移曲线
h
35 mN
Load
SiC (ceramic)
2 mN
100
16 nN
500
500 nm
PE (polymer)
Depth
100 nm
Zwick/Roell公司的ZHU 2.5压痕仪器
纳米压痕实验结果
纳米材料F薄orce膜的粘结强度
Indentor Coating
三、实验力学的发展概况
1856年，Kelvin & Thomson, 电阻应变片的 基础
1954年，Smith， 半导体压阻效应 1957年,Manson & Thurston,半导体应变片 1816年，David Brenster， 人工双折射现象 19世纪中叶，纽曼—马克斯韦尔应力光学定律 1936年，Oppel， 三向光弹的应力冻结法 1945年， 云纹法 20世纪60年代，全息干涉和全息光弹，激光散
先修课程：
《材料力学》、《弹性力学》
绪论
一、实验应力分析的任务与作用
实验力学是用实验的方法对结构进行力学分 析的一门学科。
以结构物的原型或模型为研究对象，通过对 力学、物理量的测量来揭示其力学形态和变 化规律。
为理论研究提供验证，优化工程设计方案， 对工程结构进行失效分析……
一、实验应力分析的任务与作用