第05章材料力学一般基础概念

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材料力学概述与基本概念

材料力学概述与基本概念材料力学是一个研究材料内部结构、性质和行为的学科，它是材料科学与工程学的基础。

本文将对材料力学的概述和基本概念进行探讨。

一、材料力学的概述材料力学是研究固体材料的力学性能的科学。

它主要研究材料的力学性质，包括力学行为、应力应变关系、破坏行为等。

材料力学的研究对象涉及各种材料，包括金属、陶瓷、聚合物等。

材料力学的发展旨在揭示材料的力学行为规律，为材料设计和工程应用提供基础。

二、基本概念1. 应力（Stress）在材料力学中，应力是指力对单位面积的作用。

它可以描述材料内部分子间的相互作用力，常用符号为σ。

应力的单位为帕斯卡（Pa）或兆帕（MPa）。

应力可分为正应力、剪应力等。

2. 应变（Strain）应变是材料在受力作用下产生的变形程度。

它衡量了材料单位长度或单位体积的形变程度，常用符号为ε。

应变的单位为无量纲。

3. 弹性模量（Elastic Modulus）弹性模量是衡量材料恢复力的能力。

它表示材料在受到外力作用后，恢复到原来形状的能力。

常见的弹性模量有杨氏模量、剪切模量等。

4. 屈服强度（Yield Strength）屈服强度是材料在受到外力作用下开始产生塑性变形的应力值。

如果超过屈服强度，材料将会产生可见的塑性变形。

屈服强度可以用来评估材料的韧性和可塑性。

5. 断裂强度（Fracture Strength）断裂强度是材料在受到外力作用下发生断裂的应力值。

它是衡量材料抵抗断裂的能力的重要指标。

6. 破坏韧性（Fracture Toughness）破裂韧性是指材料抵抗裂纹扩展和破坏的能力。

它是衡量材料抗破坏能力的重要参数。

7. 应力-应变曲线（Stress-Strain Curve）应力-应变曲线是描述材料应力和应变关系的图表。

它可以用来分析材料的强度、韧性、刚性等性能。

总结：材料力学是材料科学与工程学中的核心学科之一，它的发展和应用为材料设计和工程应用提供了重要理论基础。

基本概念如应力、应变、弹性模量、屈服强度、断裂强度、破坏韧性等，是分析和评价材料性能的重要依据。

05材料力学第五章

对称弯曲（平面弯曲）
一般情况下，工程中受弯杆件的横截面都至少有一个通过几何形心的对称轴，因而整个杆件都有一个包含轴线的纵向对称面。如下图，当作用于杆件的外力都在这个纵向对称平面上时，可以想象到，弯曲变形后的轴线也将是位于这个对称面内的一条曲线。这种情况的变形我们就称为平面弯曲变形，简称为平面弯曲。 q
C A b a c D B
RA
RB
P2=P
解
(1)求支座反力
RA RB P 60 kN
(2)计算C 横截面上的剪力QSC和弯矩 MC .
看左侧
QSC P 60kN 1
M C P1 b 6.0kN.m
(3)计算D横截面上的剪力QSD 和弯矩 MD . 看左侧
QSD R A P1 60 60 0
不论在截面的左侧或右侧向上的外力均将引起正值的弯矩, 而向下的外力则引起负值的弯矩. 左侧梁段顺时针转向的外力偶引起正值的弯矩逆时针转向的外力偶引起负值的弯矩
右侧梁段
逆时针转向的外力偶引起正值的弯矩顺时针转向的外力偶引起负值的弯矩
左顺右逆为正
求弯曲内力的法则
任一截面的剪力Q=∑[一侧横向力的代数和]
支座的简化
载荷的简化
对称弯曲
纵向对称面
外力作用在此纵向对称面内
变形后的轴线仍在纵向对称面内
简支梁：一端固定绞支座一端可动铰支座
RAx A RAy
m
A
P
B
y
RBy
求内力——截面法 RAx A
RAy
m
P
B
剪力弯曲构件内力弯矩 1、弯矩M 构件受弯时，横截面上其作用面垂 RAy 直于截面的内力偶矩. 2、剪力QS 构件受弯时，横截面上其作用线平行于截面的内力.

材料力学基本概念和公式

第一章绪论第一节材料力学的任务1、组成机械与结构的各组成部分，统称为构件。

2、保证构件正常或安全工作的基本要求：a)强度，即抵抗破坏的能力；b)刚度，即抵抗变形的能力；c)稳定性，即保持原有平衡状态的能力。

3、材料力学的任务：研究构件在外力作用下的变形与破坏的规律，为合理设计构件提供强度、刚度和稳定性分析的基本理论与计算方法。

第二节材料力学的基本假设1、连续性假设：材料无空隙地充满整个构件。

2、均匀性假设：构件每一处的力学性能都相同3、各向同性假设：构件某一处材料沿各个方向的力学性能相同。

木材是各向异性材料。

第三节力1、力：构件部各部分之间因受力后变形而引起的相互作用力。

2、截面法：用假想的截面把构件分成两部分，以显示并确定力的方法。

3、截面法求力的步骤：①用假想截面将杆件切开，一分为二；②取一部分，得到分离体；③对分离体建立平衡方程，求得力。

4、力的分类：轴力N F ；剪力S F ；扭矩T ；弯矩M第四节应力1、一点的应力：一点处力的集（中程）度。

全应力0limA Fp A∆→∆=∆；正应力σ；切应力τ；p =2、应力单位：Pa （1Pa=1N/m 2，1MPa=1×106 Pa ，1GPa=1×109 Pa ）第五节变形与应变1、变形：构件尺寸与形状的变化称为变形。

除特别声明的以外，材料力学所研究的对象均为变形体。

2、弹性变形：外力解除后能消失的变形成为弹性变形。

3、塑性变形：外力解除后不能消失的变形，称为塑性变形或残余变形。

4、小变形条件：材料力学研究的问题限于小变形的情况，其变形和位移远小于构件的最小尺寸。

对构件进行受力分析时可忽略其变形。

5、线应变：ll ∆=ε。

线应变是无量纲量，在同一点不同方向线应变一般不同。

6、切应变：tanγγ≈。

切应变为无量纲量，切应变单位为rad。

第六节杆件变形的基本形式1、材料力学的研究对象：等截面直杆。

2、杆件变形的基本形式：拉伸（压缩）、扭转、弯曲第二章拉伸、压缩与剪切第一节轴向拉伸（压缩）的特点1、受力特点：外力合力的作用线与杆件轴线重合。

材料力学的基本概念

6
二、线应变和切应变 1.线应变若围绕受力杆件中任意点截取一个微小正六面体，（，（当六面体的边长趋于无限小正六面体，（当六面体的边长趋于无限小时称之为单元体），变形前，），变形前时称之为单元体），变形前，六面体的棱边边长分别为 ∆x ∆y、Δz。、变形后，六面体的边长以及棱边间的夹角一般都发生变化。单位变形后，六面体的边长以及棱边间的夹角一般都发生变化。长度的伸长或缩短称为线应变。变形前长为Δ 的线段，长度的伸长或缩短称为线应变。变形前长为Δx 的线段，变形后长度为 +Δu，平均线应变: Δx+Δu，平均线应变:
4
第三节杆件的基本变形和应变
一、杆件的基本变形杆件在不同形式的外力作用下，杆件在不同形式的外力作用下，对应的变形的形式不同。杆的基本变形可分为四种。形的形式不同。杆的基本变形可分为四种。 1.轴向拉伸或压缩直杆受到作用线与其轴线重合的外力作用时，直杆受到作用线与其轴线重合的外力作用时，杆件的主要变形是轴线方向的伸长或缩短，杆件的主要变形是轴线方向的伸长或缩短，主要产生拉伸（压缩）变形的杆件称为拉（产生拉伸（压缩）变形的杆件称为拉（压）杆。 2.剪切杆件受到一对大小相等、方向相反、杆件受到一对大小相等、方向相反、作用线相互平行且相距很近的外力作用时，互平行且相距很近的外力作用时，杆件的主要变形是两力之间的受剪面在外力作用方向上产生相对错机械中常用的联接件，如螺栓、动。机械中常用的联接件，如螺栓、键、销钉等的变形，以剪切为主要变形。变形，以剪切为主要变形。
8
小结
变形固体假设: 变形固体假设: 连续性假设均匀性假设杆件的应力: 杆件的应力: 正应力切应力杆件的基本变形: 杆件的基本变形: 轴向拉伸或压缩杆件的应变: 杆件的应变: 线应变和切应变胡克定律: 胡克定律: 剪切扭转弯曲各向同性假设小变形假设

材料力学基本概念

本构关系和破坏准则
1 本构关系
材料应力与应变关系的定量化表达式。
2 破坏准则
用于预测材料在外力作用下破坏的条件和准则。
应力分析
1பைடு நூலகம்
平面应力问题
考虑应力沿两个相互垂直的方向变化。
平面应变问题
2
考虑应变沿两个相互垂直的方向变化。
3
三维应力问题
考虑应力沿三个互相垂直的方向变化。
材料力学的应用
建筑工程
材料力学是工程师设计强度结构的基础。
描述了材料沿某个方向的变形抵抗程度。
2
泊松比
描述了材料在沿某个方向收缩时，其垂直于该方向的膨胀程度。
3
杨氏模量和泊松比的作用
它们对我们设计和选择材料有重要意义。
材料的弹性和塑性
弹性材料
材料在外力作用下形变，但恢复过程完全接近或完全符合胡克定律。
塑性材料
材料在外力作用下形变后不完全恢复，出现塑性变形。
材料力学基本概念
材料力学是研究材料受力和形变的科学，了解力与形变的关系是更深入地了解材料和其性能的关键。
应力和应变的定义
应力
定义为单位面积内的力。
应变
定义为材料形变程度的度量，是材料拉伸或压缩后长度与原来长度之比。
应力-应变关系
材料力学的基础是应力和应变之间的关系。
杨氏模量和泊松比
1
杨氏模量
机械制造
材料力学是机械制造过程中选择材料、设计构件等的基础。
航空航天
材料力学在航空航天领域具有重要的应用价值。
结论和要点
了解应力和应变的定义以及它们之间的关系。
了解弹性和塑性材料的区别。
了解杨氏模量和泊松比，以及它们的作用。

05材料力学-轴向拉伸与压缩

§5.2 拉、压杆的强度计算
保证构件不发生强度破坏并有一定安全余量的条件准则。
N ( x) max max( ) A( x)
依强度准则可进行三种强度计算： ① 校核强度：

其中：[]—许用应力， max—危险点的最大工作应力。

max

P
② 设计截面尺寸： Amin N max
1
引
言
构件是各种工程结构组成单元的统称。机械中的轴、杆
件，建筑物中的梁、柱等均称为构件。当工程结构传递运动或
承受载荷时，各个构件都要受到力的作用。为了保证机械或建筑物的正常工作，构件应满足以下要求：强度要求所谓强度，是指构件抵抗破坏的能力。刚度要求所谓刚度，是指构件抵抗变形的能力。
稳定性要求所谓稳定性，是指构件保持其原有平衡形态的
22
均匀材料、均匀变形，内力当然均匀分布。 2. 拉伸应力：
P

N(x)
N ( x) A
轴力引起的正应力 —— ：在横截面上均布。
3. 危险截面及最大工作应力：危险截面：内力最大的面，截面尺寸最小的面。危险点：应力最大的点。
N ( x) max max( ) A( x)
23
能力。构件的强度、刚度和稳定性问题与其所选用材料的力学性
质有关，而材料的力学性质必须通过实验来测定。
2
杆件在不同的外力作用下将产生不同形式的变形，主要有： 1．轴向拉伸和压缩：其受力特点是：作用在杆件的力，大小相等、方向相反，作用线与杆件的轴线重合，因此在这种外力作用下，变形特点是：杆件的长度发生伸长或缩短。起吊重物的钢索、桁架的杆件、液压油缸的活塞杆等的变形，都属于

材料力学基本基本概念

弹性阶段
应力和应变成正比，材料表现出良好的弹性回复能力。
屈服点
应力达到最大值后，材料开始出现塑性变形。
破坏点
应力继续增加直至材料破坏，应变不再增加。
泊松比
材料在拉伸或压缩时，横向收缩相对于纵向伸长的比例。
拉伸和压缩
拉伸
以外力作用下使材料产生长度增加或伸长的变形方式。
压缩
以外力作用下使材料产生长度减少或压缩的变形方式。
剪切应力与剪切变形
1 剪切应力：垂直于剪切面的切应力，是材料在剪切变形时受到的力的强度。 2 剪切变形：相对于剪切面产生的平移变形，使切变角发生改变。
材料力学基本概念
材料力学是研究材料在外力作用下的行为和性质的科学，掌握其基本概念对于了解材料的力学特性至关重要。
应变与应力的基本概念
1 应变：表示材料的变形程度，通常用相对长
度或角度来表示。
2 应力：是单位面积上的力，可以描述材料受
到的力的强度。
杨氏模量和泊松比
杨氏模量
材料在拉伸或压缩时的应力和应变之Biblioteka 的比例系数。弹性性质和塑性性质
1
弹性性质
材料在受力后可以恢复到原来的形状和尺寸，不会永久变形。
2
塑性性质
材料在受力后会产生永久性变形，无法恢复到原来的形状和尺寸。
刚度与强度的关系
刚度
反映材料抵抗变形的能力，与材料的弹性模量有关。
强度
反映材料抵抗破坏的能力，与材料的抗拉、抗压或抗剪切能力有关。
应力与应变的曲线特征

材料力学的概念

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5.1 材料力学的基本假设
二、均匀性假设即假设固体内到处具有相同的力学性能。就使用最多的金属来说，组成金属的各晶粒的力学性能并不完全相同。但因构件或构件的任一部分中都包含为数极多的晶粒，而且无规则地排列，固体的力学性能是各晶粒的力学性能的统计平均值，所以可以认为各部分的力学性能是均匀．这样，如从固体中取出一部分，不论大小，也不论从何处取出，力学性能总是相同的。
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5.2杆件的外力和内力
5.3正应力与切应力
由于截面上的内力是分布在整个截面上的，上述用截面法求出的截面上的内力只是其合力形式。要描述截面上内力的分布情况，在这里必须引入应力的概念。所谓应力，即是截面上的分布内力在—点的集度，也就是截面某单位面积上内力的大小。如图5.3a所示，在截面上任意一点M处取一微小面积△A，设作用在该面积上的内力为△F，则△F和△A的比值，称为这块面积内的平均应力，用pm表示，当△A趋于零，平均应力有极值，此极值即为M点的应力，也称为全应力，用p表示。如图5.3b所示，一般情形下，横截面上的分布内力，总可以分解为两种：作用线垂直于截面的；作用线位于横截面内的。我们把作用线垂直于截面的应力称为正应力，用σ表示；作用线位于截面内的应力称为切应力或剪应力，用τ表示。
构件在工作时的受力情况是各不相同的，受力后所产生的变形也随之而异。对于杆件来说，其受力后所产生的变形，有以下几种基本形式： 1．拉伸或压缩当杆件两端受到一对沿杆的轴线方向的拉力或压力载荷时，杆件将产生轴向伸长或压缩变形，分别如图5.5所示。图中实线为变形前的位置；虚线为变形后的位置。 2．剪切如图5.6所示，连接两个构件的螺栓，其两个半柱侧面所受到的力构成了一对大小相等，方向相反，且作用线相距很近的平行力，当这对力相互错动并保持二者之间的纵向距离不变时，杆件将在这两力的交界面上（m-n面）发生剪切变形。

第5章-材料力学基本概念

第5章材料力学基本概念教学提示：材料力学是变形体力学，为设计构件提供有关强度、刚度和稳定性计算的基本原理和方法，是材料力学所要研究的主要内容。

本章主要介绍材料力学的任务，基本假设，应力与应变的概念，以及杆件变形的基本形式。

教学要求：明确材料力学的任务和基本假设，掌握应力与应变的概念，了解杆件变形的基本形式。

5.1 材料力学的任务机械与工程结构通常是由若干个零部件构成的，我们把构成它们的每一个组成部分统称为构件。

如机械的轴，房屋的梁、柱子等。

在机械或工程结构工作时，有关构件将受到力的作用，因而会产生几何形状和尺寸的改变，称为变形。

若这种变形在外力撤除后能完全消除，则称之为弹性变形；若这种变形在外力撤除后不能消除，则称之为塑性变形(或永久变形)。

为了保证机械或工程结构能正常工作，则要求每一个构件都具有足够的承受载荷的能力，简称承载能力。

构件的承载能力通常由以下3个方面来衡量：(1) 强度：构件抵抗破坏(断裂或产生显著塑性变形)的能力称为强度。

构件具有足够的强度是保证其正常工作最基本的要求。

例如，构件工作时发生意外断裂或产生显著塑性变形是不容许的。

(2) 刚度：构件抵抗弹性变形的能力称为刚度。

为了保证构件在载荷作用下所产生的变形不超过许可的限度，必须要求构件具有足够的刚度。

例如，如果机床主轴或床身的变形过大，将影响加工精度；齿轮轴的变形过大，将影响齿与齿间的正常啮合等。

(3) 稳定性：构件保持原有平衡形式的能力称为稳定性。

在一定外力作用下，构件突然发生不能保持其原有平衡形式的现象，称为失稳。

构件工作时产生失稳一般也是不容许的。

例如，桥梁结构的受压杆件失稳将可能导致桥梁结构的整体或局部塌毁。

因此，构件必须具有足够的稳定性。

构件的设计，必须符合安全、实用和经济的原则。

材料力学的任务是：在保证满足强度、刚度和稳定性要求(安全、实用)的前提下，以最经济的代价，为构件选择适宜的材料，确定合理的形状和尺寸，并提供必要的理论基础和计算方法。

材料力学基本概念

习题：
四、平面弯曲
在一对大小相等，方向相反，作用于通过杆轴的平面外力偶的作用下，杆件的轴线变为曲线。在横向外力作用下发生的弯曲变形，也称为横力弯曲
内力
• 内力：构件内部两相邻部分间的相互作用力。 • 构件受外力作用时，在产生变形的同时，在其内部也因各部分之间相对位置的改变引起内力的改变，内力的变化量是外力引起的附加内力，这种附加内力随外力的增加而增加，当达到某一限度时，就会引起构件的破坏。 • 这里所研究的内力为附加内力。
二、应变为度量一点处变形强弱程度，引入应变的概念，若各点处的变形程度相同，则
若各点处的变形程度不相同，则表示每单位长度的伸长或缩短，称为线应变当微小正六面体的各边缩小为无穷小时，统称为单元体。在变形过程中，相互垂直棱边的夹角发生改变，夹角的改变量为切应变。单元体的变形程度由线应变和切应变来度量。构件整体的变形，可理解为所有单元体线变形和角变形的组合。构件内一点处沿各方向上的线应变和任意两正交线段的切应变的集合统称为一点的应变状态。
• 各向同性假设：认为固体在各方面的机械性质完全相同。 • 具有这种性质的材料为各向同性材料。如玻璃，金属等。 • 不具有这种性质的材料为各向异性材料。如纤维织品、木材等。 • 小变形问题：构件的变形远远小于构件的尺寸时，则这类问题为小变形问题。在研究这类问题的平衡和运动时，可不计构件变形的影响，仍按变形前的原始尺寸进行分析计算。例如：
材料力学的基本概念
变形固体：任何固体在外力作用下会产生形状和大小的变化。弹性变形：当外力不超过某一限度时，外力撤去后，变形随外力撤去而消失，这种变形称为弹性变形。塑性变形:当外力超过一定限度时，外力撤去后将遗留一部分不能消失的变形，称这部分变形为塑性变形，或称为残留变形或永久变形。构件按几何形状分为杆、板和块体

材料力学基础知识的重要概念

材料力学基础知识的重要概念材料力学是工程学中的一门重要学科，它研究材料在受力作用下的力学性质和变形行为。

在工程实践中，我们常常需要对材料的强度、刚度、韧性等性能进行评估，以确保设计的安全性和可靠性。

而要理解这些性能，就需要掌握材料力学的基础知识。

弹性力学是材料力学的基础概念之一。

它研究材料在受力作用下的弹性变形行为。

弹性变形是指材料在受力作用下发生的可逆变形，即当外力消失时，材料能够恢复到原来的形状和尺寸。

弹性力学通过应力-应变关系描述了材料的弹性行为。

应力是单位面积上的力，应变是单位长度上的变形量。

弹性模量是描述材料刚度的一个重要参数，它表示单位应力下的应变。

常见的弹性模量有杨氏模量、剪切模量和泊松比。

杨氏模量描述了材料在拉伸或压缩作用下的刚度，剪切模量描述了材料在剪切作用下的刚度，而泊松比描述了材料在拉伸或压缩作用下的横向收缩程度。

塑性力学是材料力学的另一个重要概念。

与弹性变形不同，塑性变形是指材料在受力作用下发生的不可逆变形。

当外力消失时，材料无法完全恢复到原来的形状和尺寸。

塑性力学研究材料的屈服、流动和硬化等塑性行为。

屈服是指材料在受力作用下开始发生塑性变形的临界点。

流动是指材料在达到屈服点后继续变形的过程。

硬化是指材料在连续变形过程中逐渐增加其抵抗力的能力。

塑性力学通过应力-应变曲线描述了材料的塑性行为。

在工程实践中，我们常常需要根据材料的塑性性质来选择合适的加工工艺和设计方法。

疲劳力学是材料力学的另一个重要概念。

疲劳是指材料在反复加载下发生的损伤和破坏。

疲劳力学研究材料在循环加载下的疲劳寿命和疲劳裂纹扩展行为。

循环加载是指材料在受到交替或周期性加载时，发生反复变形的过程。

疲劳寿命是指材料在循环加载下能够承受的次数或时间。

疲劳裂纹扩展是指材料在循环加载下，裂纹逐渐扩展并最终导致破坏的过程。

疲劳力学通过应力-寿命曲线和裂纹扩展速率曲线描述了材料的疲劳行为。

在工程实践中，我们需要对材料的疲劳性能进行评估，以确保设计的可靠性和寿命。

材料力学概念总结.doc

材料⼒学概念总结.doc
材料⼒学概念总结
材料⼒学⼀、基本概念1材料⼒学的任务是：研究构件的强度、刚度、稳定性的问题，解决安全与经济的⽭盾。

2强度：构件抵抗破坏的能⼒。

3刚度：构件抵抗变形的能⼒。

4稳定性：构件保持初始直线平衡形式的能⼒。

5连续均匀假设：构件内均匀地充满物质。

6各项同性假设：各个⽅向⼒学性质相同。

7内⼒：以某个截⾯为分界，构件⼀部分与另⼀部分的相互作⽤⼒。

8截⾯法：计算内⼒的⽅法，共四个步骤：截、留、代、平。

9应⼒：在某⾯积上，内⼒分布的集度(或单位⾯积的内⼒值)、单位Pa。

10正应⼒：垂直于截⾯的应⼒(σ)11剪应⼒：平⾏于截⾯的应⼒(t)12弹性变形：去掉外⼒后，能够恢复的那部分变形。

13塑性变形：去掉外⼒后，不能够恢复的那部分变形。

14四种基本变形：拉伸或压缩、剪切、扭转、弯曲。

⼆、拉压变形15当外⼒的作⽤线与构件轴线重合时产⽣拉压变形。

16轴⼒：拉压变形时产⽣的内⼒。

17计算某个截⾯上轴⼒的⽅法是：某个截⾯上轴⼒的⼤⼩等于该截⾯的⼀侧各个轴向外⼒的代数和，其中离开该截⾯的外⼒。

材料力学基本概念

材料力学基本概念材料力学是研究材料受力和变形规律的一门学科，它是现代工程学和科学研究中不可或缺的基础学科之一。

材料力学的基本概念包括应力、应变、弹性模量、屈服强度、断裂韧性等。

本文将从这些基本概念入手，对材料力学进行简要介绍。

应力是材料内部单位面积上的受力情况，通常用σ表示。

应力分为正应力和剪切应力两种。

正应力是垂直于截面的应力，而剪切应力是平行于截面的应力。

应力的大小可以通过受力面积来计算，是描述材料受力情况的重要参数。

应变是材料在受力作用下产生的形变，通常用ε表示。

应变也分为正应变和剪切应变两种。

正应变是材料在受力作用下产生的长度变化与原始长度的比值，而剪切应变是材料在受力作用下产生的形变角与原始形变角的差值。

应变是描述材料变形情况的重要参数。

弹性模量是描述材料在受力作用下的变形能力的物理量，通常用E表示。

弹性模量越大，表示材料的刚度越大，抗变形能力越强。

弹性模量是材料力学中的重要参数，对于材料的选择和设计具有重要意义。

屈服强度是材料在受力作用下开始产生塑性变形的应力值，通常用σy表示。

超过屈服强度后，材料会产生塑性变形，而不再能够完全恢复原状。

屈服强度是材料抗塑性变形的重要参数，对于材料的强度设计具有重要意义。

断裂韧性是描述材料抗断裂能力的物理量，通常用KIC表示。

断裂韧性越大，表示材料抗断裂能力越强。

断裂韧性是材料力学中的重要参数，对于材料的耐久性和可靠性具有重要意义。

综上所述，材料力学的基本概念包括应力、应变、弹性模量、屈服强度、断裂韧性等。

这些基本概念是材料力学研究的基础，对于材料的选择、设计和应用具有重要意义。

通过对这些基本概念的理解和掌握，可以更好地应用材料力学知识，为工程实践和科学研究提供有力支持。

希望本文能够对材料力学的学习和应用有所帮助。

材料力学基础

材料力学基础材料力学是研究材料内部结构与性能之间关系的学科，它提供了理解和预测材料行为的基础。

在本文中，我们将介绍材料力学的基本概念和原理，以及材料力学在工程领域中的应用。

一、材料力学概述材料力学是工程力学的一个重要分支，研究材料内部原子与分子之间力的作用和材料在外力作用下的响应。

它涉及到材料的强度、刚度、断裂等性能，对于设计和制造高性能材料和结构具有重要意义。

二、材料力学的基本概念1. 应力和应变应力指物体单位面积上的力，可以分为正应力和剪应力。

应变指物体在受到力作用下产生的形变程度，可以分为线性应变和剪切应变。

2. 弹性行为当材料受力作用时，如果能够恢复到原始形状，我们称之为弹性变形。

弹性行为遵循胡克定律，即应力与应变成正比。

3. 塑性行为当材料受到较大应力作用时，会发生塑性变形，材料无法完全恢复到原始形状。

塑性行为与应力应变曲线的屈服点有关。

4. 破坏行为当应力达到材料的极限时，材料会发生破坏，破坏形式可以是断裂、脆断等。

三、材料力学的应用1. 材料设计与优化通过材料力学的研究，可以了解材料的强度和刚度等性能，为材料的设计和优化提供依据。

例如，在航空航天领域，需要开发高强度和轻量化的材料，以提高飞机的性能。

2. 结构分析与设计材料力学也被广泛应用于结构分析与设计中。

通过对材料的力学性能及受力分析，可以计算结构的应力、应变和变形情况，进而评估结构的安全性和可靠性。

3. 材料损伤与断裂研究材料的损伤与断裂行为，有助于了解材料的强度极限和疲劳寿命。

在工程实践中，需要对材料进行断裂韧性和疲劳寿命的测试和评估，以确保结构的安全使用。

4. 材料加工和成形材料力学对于材料的加工和成形过程也具有重要意义。

通过了解材料的力学行为，可以为材料的加工过程提供指导，确保材料的成形质量和工艺可靠性。

总结：材料力学作为研究材料行为的基础学科，对于工程领域具有重要意义。

通过研究材料的力学性能，可以为材料的设计、结构分析、材料损伤与断裂等问题提供基础知识和实用工具。

材料力学的基本概念

材料力学的基本概念
• 直梁的弯曲
桥式吊车
材料力学的基本概念
• 直梁的弯曲
火车轮轴
材料力学的基本概念
• 直梁的弯曲
车削工件
材料力学的基本概念
• 梁的分类
P q
简支梁
M
P
外伸梁
P
悬臂梁
材料力学的基本概念
• 材料力学其他常用知识
1、组合变形定义：构件在受外力作用后，变形一般比较复杂，很多构件
往往同时发生两种或两种以上的基本变形，此种变形为组合变形
m
齿轮(gear)
键(key)
d
B
F 特点：传递扭矩。
轴(shaft)
t1
A t
t1
F
材料力学的基本概念 n
• 剪切和挤压
连接处破坏三种形式:
（合力） F
n
F （合力）
(1)剪切破坏
沿铆钉的剪切面剪断，如沿n– n面剪断 . (2)挤压破坏铆钉与钢板在相互接触面上因挤压而使溃压连接松动，发生破坏. (3)拉伸破坏:钢板在受铆钉孔削弱的截面处，应力增大，易在连接处拉断 .
b＇b d
F
与剪力对应的应力称为剪切应力，以τ表示。剪切应力τ与剪切力Q方向一致，与剪切面相切，单位为帕（Pa）或兆帕（MPa）
γ
F c
(a)
(b)
等直圆杆扭转时，相邻截面保持平行，只存在剪应力，而无正应力。
材料力学的基本概念
• 剪切——剪切胡克定律
剪切胡克定律：当切应力不超过材料的剪切比例极限时，剪应变与剪应力成正比：
3、梁的基本类型？
4、静载荷与动载荷的区别？
材料力学的基本概念
• 课后作业

05材料力学基本概念jianhua 共38页

4.75m
压杆
杆件变形的基本形式
§ 拉伸或压缩
当杆件两端承受沿轴线方向的拉力或压力载荷时，杆件将产生轴向伸长或压缩变形
§ 剪切
在平行于杆横截面的两个相距很近的平面内，方向相对地作用着两个横向力，当这两个力相互错动并保持二者之间的距离不变时，杆件将产生剪切变形
§ 扭转
当作用在杆件上的力组成作用在垂直于杆轴平面内的力偶Me时，杆件将产生扭转变形，即杆件的横截面绕其轴相互转动。
第一个学科是固体力构学件，的研概究物念体？在外力作用下
的应力、变形和能量。但是，材料力学所研究的仅限于杆、轴、梁等纵
向尺寸（长度）远大于横向（横截面）尺寸的构件，这类构件统称为杆或杆件。
第二个学科是材料科学中的材料的力学行为，研究材料在外力和温度作用下所表现出的力学性能和失效行为。但仅限于材料的宏观力学行为，不涉及材料的微观机理。
y

dy dx
z
剪应力互等定理在两个互相垂直
微元能不能平衡？
的平面上，剪应力必然成对存在，且
哪些力互相平衡？
数值相等，两者都垂直于两个平面的
怎样才能平衡？
交线，方向则共同指向或共同背离这
一交线，这就是剪

应力互等定理
x 根据力偶平衡理论
dz
dydzdxdxdzdy

研究构件内部的变形状况，必须根据所观察到的表面变形作出的一些合理的推测。对于杆状的构件，可通过对微段的变形分析获得。
应力和应变
应力
应力定义的重
要性及其意义？
F1
F2
分布内力在一点
的集度，称为该点
处的应力（一点处
应力的概念）