材料力学简明教材(电子版)
《材料力学电子教案》课件2
《材料力学电子教案》PPT课件第一章：材料力学概述1.1 课程介绍介绍材料力学的基本概念、研究对象和内容强调材料力学在工程领域的重要性1.2 材料力学的发展历程回顾材料力学的发展历程，了解其发展背景和重要贡献者1.3 材料力学的基本假设和原理介绍弹性假设、塑性假设等基本假设讲解弹性力学、塑性力学等基本原理第二章：弹性变形2.1 弹性变形的基本概念介绍弹性变形、塑性变形等基本概念解释弹性模量、泊松比等基本参数2.2 弹性方程和应力应变关系推导弹性方程，讲解应力、应变的关系介绍胡克定律、弹性系数等基本概念2.3 弹性变形的计算与应用讲解弹性变形的计算方法，如梁的弯曲、轴的扭转等探讨弹性变形在工程中的应用，如建筑结构、机械设计等第三章：塑性变形3.1 塑性变形的基本概念介绍塑性变形、屈服强度等基本概念解释应力应变曲线、弹性极限、塑性极限等基本概念3.2 塑性理论的基本方程推导塑性方程，讲解应力、应变的关系介绍塑性力学中的屈服准则、塑性流动方程等基本概念3.3 塑性变形的计算与应用讲解塑性变形的计算方法，如梁的弯曲、轴的扭转等探讨塑性变形在工程中的应用，如金属加工、材料成形等第四章：材料力学性能的测试4.1 拉伸试验介绍拉伸试验的基本原理、设备和方法讲解应力、应变、伸长率等指标的计算和分析4.2 压缩试验介绍压缩试验的基本原理、设备和方法讲解应力、应变、压缩强度等指标的计算和分析4.3 弯曲试验介绍弯曲试验的基本原理、设备和方法讲解弯曲应力、弯曲强度等指标的计算和分析第五章：材料力学在工程中的应用5.1 材料力学在结构工程中的应用介绍材料力学在建筑结构、桥梁工程等方面的应用讲解结构设计中的强度、刚度、稳定性等原则5.2 材料力学在机械工程中的应用介绍材料力学在机械设计、零件制造等方面的应用讲解机械零件的强度计算、寿命预测等方法5.3 材料力学在其他领域的应用探讨材料力学在材料科学、生物医学等方面的应用介绍相关领域的研究进展和挑战第六章：梁的弯曲6.1 梁的弯曲理论基础介绍梁的弯曲现象，讲解梁的截面形状和弯曲应力推导梁的弯曲方程，包括剪力、弯矩与变形的关系6.2 梁的弯曲强度计算讲解梁的弯曲强度计算方法，包括弯矩、剪力、挠度的计算探讨影响梁弯曲强度的因素，如材料属性、几何尺寸、加载方式等6.3 梁的弯曲变形与控制讲解梁的弯曲变形计算方法，包括挠度、曲率、旋转角等探讨梁的弯曲控制方法，如刚度设计、支撑条件等第七章：轴的扭转7.1 轴的扭转理论基础介绍轴的扭转现象，讲解扭转应力、扭矩与变形的关系推导轴的扭转方程，包括剪切应力、扭转角等参数7.2 轴的扭转强度计算讲解轴的扭转强度计算方法，包括扭矩、剪切应力、扭转角的计算探讨影响轴扭转强度的因素，如材料属性、几何尺寸、加载方式等7.3 轴的扭转变形与控制讲解轴的扭转变形计算方法，包括扭转角、剪切应变等探讨轴的扭转控制方法，如扭转刚度设计、预紧力等第八章：材料的疲劳与断裂8.1 疲劳与断裂的基本概念介绍疲劳、断裂等基本概念，包括疲劳循环、裂纹扩展等解释疲劳寿命、断裂韧性等基本参数8.2 疲劳强度计算与设计讲解疲劳强度计算方法，包括应力幅、循环次数、疲劳寿命等探讨疲劳设计方法，如安全寿命设计、疲劳极限图等8.3 断裂力学的基本原理介绍断裂力学的基本概念，包括应力强度因子、断裂韧性等讲解断裂力学的应用，如断裂预防、断裂控制等第九章：材料的高温性能与蠕变9.1 高温性能的基本概念介绍高温性能、蠕变等基本概念，包括高温强度、蠕变速度等解释高温下材料的变形机制和性能变化9.2 高温强度与蠕变计算讲解高温强度计算方法，包括温度、时间、应力等影响因素探讨蠕变计算方法，如蠕变方程、蠕变寿命预测等9.3 高温性能与蠕变在工程中的应用介绍高温性能与蠕变在工程中的应用，如航空发动机、核反应堆等分析高温性能与蠕变对工程结构的影响和挑战第十章：材料力学实验与实践10.1 实验概述与实验设备介绍材料力学实验的目的、内容和要求讲解实验设备的使用方法，如材料试验机、扭力仪等10.2 弹性模量与泊松比的测定介绍测定弹性模量与泊松比的实验方法，如拉伸试验、压缩试验等讲解实验数据的处理与分析，如应力应变曲线的拟合等10.3 疲劳与断裂实验介绍疲劳与断裂实验的方法，如疲劳试验、裂纹扩展试验等讲解实验数据的处理与分析，如疲劳寿命的统计分布等10.4 高温性能与蠕变实验介绍高温性能与蠕变实验的方法，如高温拉伸试验、蠕变试验等讲解实验数据的处理与分析，如蠕变速度与时间的关系等强调实验结果的准确性与可靠性，鼓励学生进行实验结果的交流与讨论重点和难点解析一、材料力学概述：理解材料力学的基本概念和研究对象，掌握材料力学在工程领域的重要性。
材料力学电子教案整体版
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第一节 概述 第二节 轴向拉（压）杆的内力 第三节 轴向拉（压）杆截面上的应力 第四节 材料在拉伸和压缩时的力学性能 第五节 轴向拉（压）杆的强度计算 第六节 轴向拉伸或压缩时的变形的应变 第七节 简单拉压超静定问题 第八节 应力集中与圣维南原理 第九节 剪切和挤压的实用计算
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第一节 概述 第二节 外力偶矩 扭矩和扭矩图 第三节 薄壁圆筒的扭转 第四节 圆轴扭转时的应力和强度计算 第五节 圆轴扭转时的变形和刚度计算 第六节 非圆截面杆扭转简介
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第一节 形心和静矩 第二节 惯性矩 惯性半径 惯性积 第三节 平行移轴公式 第四节 转轴公式
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第一节 概述 第二节 剪力和弯矩 第三节 剪力、弯矩与载荷集度间的关系
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第一节 概述 第二节 梁弯曲时横截面上的正应力 第三节 弯曲时梁横截面上的切应力 第四节 薄壁梁横截面切应力流与弯曲中心 第五节 梁的抗弯强度条件 第六节 提高梁弯曲强度的措施
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第一节 概述 第二节 梁的挠曲线微分方程 第三节 用积分法求弯曲变形 第四节 用叠加法求弯曲变形 第五节 简单超静定梁 第六节 梁的刚度条件和提高梁弯曲刚度的措施
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第一节 概述 第二节 二向应力状态分析—解析法 第三节 二向应力状态分析—图解法 第四节 梁的主应力和主应力迹线 第五节 三向应力状态分析 第六节 广义胡克定律 第七节 弹性固体的应变能
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第一节 概述 第二节 四种常用强度理论 第三节 莫尔强度理论
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第一节 概述 第二节 斜弯曲 第三节 弯曲与扭转的组合变形 第四节 拉伸或压缩与弯曲的组合变形 第五节 偏心压缩
材料力学电子教案PPT课件
C6H5OH → 6Na2S2O3
94
158x6
x
158x10-3
x = 94x10-3/6 = 0.01568
游离酚的含量=（V0-V）Nx0.01568x40/m
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44
3.1.4氯含量
合成环氧树脂用到环氧氯丙烷，因为有机合成不 可能达到100%的转化率，并且缩合时生成的NaCl 也不可能完全洗净，所以树脂中往往存在微量氯。 氯的存在对树脂性能有较大的影响，尤以电性能 最为显著。在树脂生产和使用时总是将氯含量作 为重要指标加以控制，氯含量定义为树脂中氯元 素占的百分比。通常规定应低于1%。
2021
23
（5）阻聚剂
在自由基聚合反应里，一些微量物质的加入，可 以在一定时间范围内延缓或减慢聚合的速度，这 类物质称为阻聚剂。阻聚剂通常在缩聚反应结束 后加入，可避免在较高温度下树脂与苯乙烯单体 混溶时发生凝胶，延长树脂溶液产品的贮存期。
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24
HO
OH
最常用的阻聚剂是对苯二酚
其用量视树脂的种类而异，常用量为树脂总量的 0.5／l0000到5／l 0000。
+ HX → ─ CH─ CH2X │ OH
1 10-3 (V0-V) N
环氧值= 100x /m = (V0-V)N/10m
V0 –空白实验消耗NaOH溶液的体积，ml V –试样消耗NaOH溶液的体积，ml
m –试样的质量
N –NaOH溶液的浓度，mol/L
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35
注意事项 （1）盐酸与丙酮相溶性不好，需现配现 用;
酚能腐蚀橡胶和合金，遇热、明火、氧化剂、静 电可燃，对皮肤、粘膜有强烈的腐蚀作用，也可 抑制中枢神经系统或损害肝、肾功能，因此树脂 中不宜过多的含有游离酚。
《材料力学电子教案》课件
《材料力学电子教案》PPT课件第一章：材料力学概述1.1 课程介绍解释材料力学的定义和研究对象强调材料力学在工程领域的重要性概述课程目标和内容安排1.2 材料的力学性能介绍弹性模量、泊松比、屈服强度等基本力学性能参数解释材料分类及其应用场景第二章：拉伸和压缩2.1 拉伸试验介绍拉伸试验的基本原理和设备分析应力、应变、应变速率等参数的关系绘制应力-应变曲线和泊松比的概念2.2 压缩试验介绍压缩试验的基本原理和设备分析应力、应变、应变速率等参数的关系讨论脆性破坏和韧性破坏的特点第三章：弯曲3.1 弯曲试验介绍弯曲试验的基本原理和设备分析弯曲应力、弯曲应变等参数的关系绘制弯曲应力-应变曲线和弯曲强度的概念3.2 纯弯曲和组合弯曲解释纯弯曲和组合弯曲的概念分析纯弯曲和组合弯曲的应力分布和强度计算方法第四章：剪切4.1 剪切试验介绍剪切试验的基本原理和设备分析剪切应力、剪切应变等参数的关系绘制剪切应力-应变曲线和剪切强度concepts 4.2 剪切变形和剪切强度解释剪切变形和剪切强度的概念分析剪切变形和剪切强度的计算方法第五章：扭转5.1 扭转试验介绍扭转试验的基本原理和设备分析扭转应力、扭转应变等参数的关系绘制扭转应力-应变曲线和扭转强度concepts 5.2 扭转破坏和扭转刚度解释扭转破坏和扭转刚度的概念分析扭转破坏和扭转刚度的计算方法第六章：材料力学性能的测试方法6.1 拉伸试验详细介绍拉伸试验的设备、操作步骤和数据处理解释拉伸试验中应力、应变、应变速率等参数的测量方法强调实验误差和数据可靠性的重要性6.2 压缩试验详细介绍压缩试验的设备、操作步骤和数据处理解释压缩试验中应力、应变、应变速率等参数的测量方法讨论实验中常见问题和解决方案第七章：疲劳与断裂7.1 疲劳现象介绍疲劳的概念、疲劳载荷的特点和疲劳破坏的形态分析疲劳寿命的影响因素，如应力、应变、温度等引入疲劳强度和疲劳极限的概念7.2 断裂力学基础介绍断裂力学的定义和研究内容解释裂纹的扩展过程和断裂韧性的概念分析影响断裂韧性的因素，如材料性质、裂纹尺寸、加载速率等第八章：材料的高温性能8.1 高温弹性介绍高温弹性现象和高温弹性模量的测试方法分析高温下材料弹性模量的变化规律和影响因素讨论高温弹性对工程结构设计和材料选择的影响8.2 高温强度介绍高温强度概念和高温强度测试方法分析高温下材料强度变化规律和影响因素探讨高温强度对工程结构设计和材料选择的重要性第九章：材料的粘弹性行为9.1 粘弹性基础介绍粘弹性的定义和特点，包括时间依赖性和温度依赖性解释粘弹性材料的应力-应变关系，如Maxwell模型和Kelvin模型分析粘弹性材料的松弛和蠕变现象9.2 粘弹性材料的力学性能测试介绍粘弹性材料力学性能测试方法，如动态力学分析（DMA）和拉伸试验解释测试中关键参数的测量方法和数据处理方法讨论粘弹性材料在工程应用中的优势和局限性第十章：材料力学的实际应用10.1 结构强度分析介绍结构强度分析的基本原理和方法分析实际工程结构中的应力集中和稳定性问题讨论强度计算和安全系数的确定方法10.2 材料选择与设计介绍材料选择的原则和方法分析不同材料在工程应用中的性能比较和适用性探讨材料设计和优化的一般流程重点和难点解析1. 材料力学基本概念和性能参数的理解：学生需要重点关注材料力学的基本概念，如弹性模量、泊松比、屈服强度等，以及这些性能参数的物理意义和应用场景。
材料力学简明教材(电子版)
§1-1 材料力学的任务1．几个术语·构件与杆件：组成机械的零部件或工程结构中的构件统称为构件。
如图1-1a 所示桥式起重机的主梁、吊钩、钢丝绳；图1-2所示悬臂吊车架的横梁AB，斜杆CD都是构件。
实际构件有各种不同的形状，所以根据形状的不同将构件分为：杆件、板和壳、块体.杆件：长度远大于横向尺寸的构件，其几何要素是横截面和轴线，如图1-3a所示，其中横截面是与轴线垂直的截面；轴线是横截面形心的连线。
按横截面和轴线两个因素可将杆件分为：等截面直杆，如图1-3a、b；变截面直杆，如图1-3c；等截面曲杆和变截面曲杆如图1-3b。
板和壳：构件一个方向的尺寸（厚度）远小于其它两个方向的尺寸，如图1-4a 和b所示。
块体：三个方向（长、宽、高）的尺寸相差不多的构件，如图1-4c所示。
在本教程中，如未作说明，构件即认为是指杆件。
·变形与小变形：在载荷作用下，构件的形状及尺寸发生变化称为变形，如图1-2所示悬臂吊车架的横梁AB，受力后将由原来的位置弯曲到AB′位置，即产生了变形。
小变形：绝大多数工程构件的变形都极其微小，比构件本身尺寸要小得多，以至在分析构件所受外力（写出静力平衡方程）时，通常不考虑变形的影响，而仍可以用变形前的尺寸，此即所谓“原始尺寸原理”。
如图1-1a所示桥式起重机主架，变形后简图如图1-1b所示，截面最大垂直位移f一般仅为跨度l 的l/1500～1/700，B支撑的水平位移Δ则更微小，在求解支承反力R A、R B时，不考虑这些微小变形的影响。
2．对构件的三项基本要求强度：构件在外载作用下，具有足够的抵抗断裂破坏的能力。
例如储气罐不应爆破；机器中的齿轮轴不应断裂等。
刚度：构件在外载作用下，具有足够的抵抗变形的能力。
如机床主轴不应变形过大，否则影响加工精度。
稳定性：某些构件在特定外载，如压力作用下，具有足够的保持其原有平衡状态的能力。
例如千斤顶的螺杆，内燃机的挺杆等。
材料力学电子教案
材料力学电子教案第一章：材料力学概述1.1 材料力学的定义和研究对象1.2 材料力学的发展简史1.3 材料力学的研究方法1.4 材料力学的应用领域第二章：内力、截面法和剪切力2.1 内力的概念及其计算2.2 截面法的基本原理与应用2.3 剪切力的概念及其计算2.4 剪切强度计算及剪切失效分析第三章：弯曲和扭转3.1 弯曲的基本概念3.2 纯弯曲梁的应力和应变3.3 弯曲强度计算3.4 扭转的基本概念3.5 扭转应力计算及扭转失效分析第四章：材料的基本力学性能4.1 弹性变形与弹性模量4.2 塑性变形与塑性极限4.3 材料的其他力学性能4.4 材料力学性能的测定方法第五章：应力-应变关系与胡克定律5.1 应力与应变的定义及关系5.2 胡克定律的表述及应用5.3 非线性材料的应力-应变关系5.4 弹性模量的测定方法及应用第六章：材料力学中的能量原理6.1 能量原理概述6.2 势能和弹性势能6.3 能量原理在材料力学中的应用6.4 能量原理在弹性问题求解中的应用第七章：材料力学中的强度理论7.1 强度理论概述7.2 强度条件及其应用7.3 安全系数的概念及其计算7.4 材料力学中的失效准则及应用第八章：梁的弯曲与扭转组合8.1 梁的弯曲与扭转组合问题概述8.2 纯弯曲梁的扭转应力8.3 扭转梁的弯曲应力8.4 弯曲与扭转组合问题的求解方法第九章：壳体力学9.1 壳体力学概述9.2 壳体的基本方程及其求解9.3 壳体的弯曲与轴向变形9.4 壳体的稳定性问题及其求解方法第十章：材料力学在工程中的应用10.1 材料力学在结构设计中的应用10.2 材料力学在机械设计中的应用10.3 材料力学在材料加工中的应用10.4 材料力学在其他工程领域的应用重点和难点解析1. 第一章中“材料力学的研究方法”是重点内容，因为它涉及到材料力学的基本研究方法和思维方式。
补充和说明：材料力学的研究方法包括实验研究、理论分析和数值模拟等。
《材料力学电子教案》课件
《材料力学电子教案》PPT课件第一章：材料力学概述1.1 课程介绍1.2 材料力学的定义与发展历程1.3 材料力学的研究对象与方法1.4 材料力学的应用领域第二章：内力、应力与应变2.1 内力的概念2.2 应力的概念2.3 应变的概念2.4 应力-应变关系第三章：弹性与塑性力学3.1 弹性力学的概念3.2 弹性模量的概念与计算3.3 塑性力学的概念3.4 塑性极限与屈服准则第四章：材料的力学性能4.1 强度与韧性4.2 硬度与疲劳强度4.3 弹性与塑性4.4 材料力学性能的测试方法第五章：杆件的扭转与弯曲5.1 扭转的基本概念5.2 扭转的弹性条件5.3 扭转的塑性条件5.4 弯曲的基本概念5.5 弯曲的弹性条件5.6 弯曲的塑性条件第六章：杆件的组合6.1 组合截面的概念6.2 组合截面的弹性扭转6.3 组合截面的弯曲6.4 组合截面的塑性扭转与弯曲第七章：压杆稳定7.1 压杆稳定的基本概念7.2 压杆稳定的弹性屈曲7.3 压杆稳定的塑性屈曲7.4 压杆稳定的影响因素与设计准则第八章：弹性基础梁8.1 弹性基础梁的基本概念8.2 弹性基础梁的弹性弯曲8.3 弹性基础梁的塑性弯曲8.4 弹性基础梁的稳定性分析第九章：弹性板壳9.1 弹性板壳的基本概念9.2 弹性板壳的弹性弯曲与扭转9.3 弹性板壳的塑性弯曲与扭转9.4 弹性板壳的稳定性分析第十章：材料力学中的能量原理10.1 能量原理的基本概念10.2 势能原理及其应用10.3 最小势能原理与平衡条件10.4 能量原理在材料力学中的应用第十一章：力法在材料力学中的应用11.1 力法的基本概念11.2 弹性方程与受力分析11.3 弹性方程的求解方法11.4 力法在实际问题中的应用第十二章：位移法在材料力学中的应用12.1 位移法的基本概念12.2 位移方程与受力分析12.3 位移法的求解步骤12.4 位移法在实际问题中的应用第十三章：能量法在材料力学中的应用13.1 能量法的基本概念13.2 动能定理与势能原理13.3 能量法的求解步骤13.4 能量法在实际问题中的应用第十四章：复杂应力状态下的材料力学行为14.1 复杂应力状态的基本概念14.2 主应力与主应变14.3 材料的屈服与破坏14.4 复杂应力状态下的弹性与塑性分析第十五章：材料力学的数值方法与应用15.1 数值方法的基本概念15.2 有限元法在材料力学中的应用15.3 有限差分法在材料力学中的应用15.4 材料力学的其他数值方法与应用重点和难点解析1. 内力、应力与应变的关系及其计算方法。
高等教育出版社简明材料力学第二版 第9章弯曲应力3
1）放置方式：
Wz左 h 1, Wz右 b
竖放比横放要好。
bh2 WZ 左 6 hb2 WZ 右 6
2）抗弯截面模量/截面面积
截面形状 圆
Wz A
形
矩
形
槽
Hale Waihona Puke 钢工字钢0.125 d
0.167 h
(0.27 ~ 0.31)h (0.27 ~ 0.31)h
3）根据材料特性选择截面形状
对于铸铁类抗拉、压能力不同的材料，最好使用T字形类的截 面，并使中性轴偏于抗变形能力弱的一方，即：若抗拉能力弱，而 梁的危险截面处又上侧受拉，则令中性轴靠近上端。如下图：
h( x ) 3F h1 2b[ ]
Z
三、设计等强度梁: -----各横截面具有同样强度的梁
M ( x) [ ] －弯曲等强条件 W ( x)
bh2 ( x ) M ( x ) Fx W ( x ) 6 6Fx h( x ) b[ ]
3FS ( x ) [ ] －剪切等强条件 2bh( x )
FS ( x ) F
②具有一个对称轴的截面：弯曲中心必在对称轴上。
③如截面是由中线交于一点的几个狭长矩形组成 ：此交点就 是弯曲中心。
§9-4 提高梁承载能力的措施
M max max Wz
Fs maxS zmax max I zb
F/L
A B
一、合理安排梁的受力，减小弯矩。
Mmax = FL / 8
P/L
0.2L
Mmax=FL/ 40
0.2L
合理安排梁的受力，减小弯矩。
F A L/2 L/2 B F
Mmax=PL / 4
材料力学电子教案1ppt课件
s 0
主应力排序： s1 s2 s3
材料力学
§7-2 平面应力状态的应力分析、主应力 ( 续23 )
★ 主方向的确定：
sy
s1 D
s2
s2
txy
A qp
sx
tyx s1
t a (sx ,txy)
o
2qp
s2 c g
s
s1
c
A1
主平面（Principal Plane）：t = 0,
与应力圆上和横轴交点对应的面。
材料力学
§7-2 平面应力状态的应力分析、主应力 ( 续21 )
★ 主应力的确定：
sy
txy
t
a
D
sx
A tyx
o B1 d
2qp
s
c
A1
oA1 s
0c+cA1
s
x
+ 2
s
y
+
(sx sy)2 +t2xy
+s y (dAsin) cos 0
dA·cos t´
e
n´
sx
s
t
xy
dA
a
t
t
f
yx
s y dA·sin
材料力学
§7-2 平面应力状态的应力分析、主应力 ( 续8 )
解得： ssx+ 2 sy+ sx 2 syco 2 stxs y i2 n
tsx 2sysi2 n +tx y co2s
t
a(sa,ta) (sx sy )2 +t2xy
2
R
s
应力圆上某一点的 坐标值对应着微元
c
材料力学电子教案
材料力学电子教案第一章：材料力学概述1.1 课程介绍介绍材料力学的基本概念、研究对象和内容强调材料力学在工程领域的重要性1.2 材料的力学性能介绍材料的弹性、塑性、韧性、硬度等力学性能解释各种力学性能指标的定义和意义1.3 应力与应变定义应力、应变、泊松比等基本概念解释应力-应变关系的图形和特点第二章：弹性变形2.1 弹性理论基础介绍弹性模量、剪切模量等基本弹性参数解释弹性矩阵和弹性方程的定义和应用2.2 拉伸和压缩分析拉伸和压缩试验的应力-应变关系计算拉伸强度、压缩强度等指标2.3 弯曲和扭转分析弯曲和扭转试验的应力-应变关系计算弯曲强度、扭转刚度等指标第三章：塑性变形3.1 塑性理论基础介绍塑性变形的基本概念和特点解释塑性极限、塑性应变等参数的定义和计算方法3.2 拉伸和压缩塑性变形分析拉伸和压缩试验的应力-应变关系计算屈服强度、伸长率等指标3.3 弯曲和扭转塑性变形分析弯曲和扭转试验的应力-应变关系计算屈服强度、挠度等指标第四章：材料的高温力学性能4.1 高温弹性变形介绍高温下材料的弹性性能变化分析高温下弹性模量的变化规律和影响因素4.2 高温塑性变形介绍高温下材料的塑性性能变化分析高温下塑性极限、屈服强度等指标的变化规律和影响因素4.3 高温韧性介绍高温下材料的韧性变化分析高温下韧性的评价方法和指标第五章：材料的疲劳与断裂5.1 疲劳基础介绍疲劳现象和疲劳寿命的概念解释疲劳循环应力、疲劳极限等参数的定义和意义5.2 疲劳强度计算介绍疲劳强度的计算方法和疲劳寿命的预测模型分析影响疲劳寿命的因素和提高疲劳强度的方法5.3 断裂力学基础介绍断裂力学的基本概念和断裂韧性解释应力强度因子、裂纹扩展速率等参数的定义和计算方法第六章：材料力学在结构分析中的应用6.1 梁的弯曲介绍梁的弯曲理论，包括剪力、弯矩和曲率的关系分析梁的弯曲强度和稳定性问题6.2 杆件的拉伸和压缩分析杆件在拉伸和压缩状态下的应力分布计算杆件的拉伸强度和压缩强度6.3 平面应力问题和空间应力问题解释平面应力问题和空间应力问题的概念分析应力转换和应力解的基本原理第七章：材料力学在材料设计中的应用7.1 材料设计的基本原则介绍材料设计的目标和基本原则解释材料设计的基本流程和方法7.2 材料的力学性能设计分析材料的力学性能对材料设计的影响介绍提高材料力学性能的设计方法和策略7.3 新型材料的力学性能研究介绍新型材料的研究和发展趋势分析新型材料在材料力学性能方面的优势和应用前景第八章：实验技能与数据分析8.1 实验设备与方法介绍材料力学实验设备的使用和操作方法解释实验数据的采集和处理流程8.2 材料力学实验项目分析常见的材料力学实验项目及其目的和意义介绍实验结果的评估和分析方法8.3 数据分析与处理介绍数据分析的基本方法和技巧解释数据处理在材料力学研究中的应用和重要性第九章：材料力学在工程中的应用9.1 土木工程中的应用分析材料力学在土木工程中的应用案例介绍材料力学在结构设计、桥梁工程等方面的应用9.2 机械工程中的应用分析材料力学在机械工程中的应用案例介绍材料力学在机械零件设计、材料选择等方面的应用9.3 航空航天工程中的应用分析材料力学在航空航天工程中的应用案例介绍材料力学在飞行器结构设计、航天材料选择等方面的应用第十章：材料力学的未来发展10.1 新型材料的研究与发展介绍新型材料的研究方向和发展趋势分析新型材料在材料力学性能方面的创新和突破10.2 材料力学与其他学科的交叉研究介绍材料力学与其他学科的交叉研究领域分析交叉研究对材料力学发展的影响和意义10.3 材料力学的挑战与机遇分析材料力学面临的挑战和问题探讨材料力学的未来机遇和发展方向重点和难点解析1. 弹性变形和塑性变形的理解和区分。
材料力学电子教案(第一版)
02
材料力学基础
材料力学的定义与重要性
总结词：基本概念
详细描述：材料力学是研究材料在各种力和力矩作用下的行为的科学，它涉及到 材料的强度、刚度、稳定性和疲劳等特性。材料力学在工程领域中具有非常重要 的地位，是许多工程学科的基础。
材料力学的基本假设和基本概念
实例
在桥梁设计中，通过对不同材料的力学性能进行分析，选择合适的材料和结构形式，以满 足桥梁的承载要求和使用寿命；在高层建筑设计中，利用材料力学分析对建筑的抗风、抗 震性能进行评估，提高建筑的稳定性和安全性。
机械零件的材料力学分析
总结词
详细描述
实例
机械零件的强度、刚度和耐久性是决 定机械性能的关键因素，通过材料力 学分析可以优化零件的设计和制造。
$sigma$是应力，$F$是作用在杆件上的力，$A$是杆件的横截面积。
03
应变的计算公式
应变的计算公式是$epsilon = frac{Delta L}{L}$，其中$epsilon$是应
变，$Delta L$是杆件在受力后的伸长或缩短量，$L$是杆件的原长度。
拉伸与压缩的应力分布
均匀分布的应力
总结词
基本假设和基本概念
详细描述
材料力学的基本假设包括连续性假设、均匀性假设、各向同性假设和线性弹性假设。这些假设为材料力学的研究 提供了基础。基本概念包括应力和应变、弹性模量、泊松比等，这些概念是描述材料力学行为的基本参数。
材料力学的基本定理和公式
总结词
基本定理和公式
详细描述
材料力学中有很多重要的定理和公式，如胡克定律、弹性力学基本方程、圣维南原理等。这些定理和 公式是描述材料力学行为的基础，也是解决工程问题的重要工具。
材料力学电子教案
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word课件 材料力学
word课件材料力学材料力学刘鸿文主编(第4版) 高等教育出版社制作者：张力显2021-4-21第一章绪论§1．1 材科力学的任务工程结构成机械的各组成部，如建筑物的梁和柱、机床的轴等统称为构件。
当工程结构或机械工作时，构件将受到载荷的作用。
例如，车床主轴受齿轮啮合力和切削力的作用，建筑物的梁受自身重力和其他物体重力的作用。
构件一船由固体制成。
在外力作用下，固体有抵抗破坏的能，但这种能力又是有限度的。
而且，在外力作用下，固体的尺寸和形状还将发生变化，称为变形。
为保证工程结构或机械的正常工作，构件应有足够的能力负担起应当承受的载荷。
因此，它应当满足以下要求：1．强度要求在规定载荷作用下的构件当然不应破坏。
例如冲床曲轴不可折断，储气罐不应爆破。
强度要求就是指构件应有足够的抵抗破坏的能力。
2．刚度要求在载荷作用下，构件即使有足够的强度，但若变形过大，仍不能正常工作。
例如，若齿轮轴变形过大将造成齿轮和轴承的不均匀磨损，引起噪音。
机床主轴变形过大，将影响加工精度。
刚度要求就是指构件应有足够的抵抗变形的能力。
3．稳定性要求有些受压力作用的细长杆，如千斤顶的螺杆、内燃机的挺杆等应始终维持原有的直线平衡状态，保证不被压弯，稳定性要求就是指构件应有足够的保持原有平衡形态的能力。
若构件横截面尺寸不足或形状不合理，或材料选用不当，将不能满足上述要求，从而不能保证工程就够或机械的安全工作。
相反，也不应不恰当地加大横截面尺寸或选用优质材料，这虽然满足了上述要求，却多使用了材料和增加成本，造成浪费。
材料力学的任务就是在满足强度、刚度和稳定性酌要求下，为设计既经济又安全的构件，提供必要的理论基础和计算方法。
在工程问题中，一般说，构件都应有足够的强度、刚度和稳定性，但对具体构件又往往有所侧重。
例如，储气罐主要是要保证强度，车床主轴主要是要具备一定的刚度，而受压的细长杆则应保持稳定性。
此外，对某些特殊构件还可能有相反的要求。
材料力学电子教案(第一版)
奚绍中 奚绍中 许留旺
天津大学 王燕群 华东船舶工业学院 景荣春
西南交通大学 沈火明 邢建新 葛玉梅
素材编辑及设计 西南交通大学 葛玉梅 史 智 沈火明 罗双双 刘春山 邢建新
高等教育出版社
材料力学（Ι）电子教案 材料力学（ ） 第一章 绪论及基本概念 第二章 轴向拉伸和压缩 第三章 扭 转 第四章 弯曲应力 第五章 梁弯曲时的位移 第六章 简单的超静定问题 第七章 应力状态和强度理论 第八章 组合变形及连接部分的计算 第九章 压杆稳定
配合主教材孙训方等编《材料力学》 第四版）（Ⅰ 配合主教材孙训方等编《材料力学》（第四版）（Ⅰ，Ⅱ） ）（
西南交通大学 主持研制 参加单位： 参加单位：华东船舶工业学院 天津大学 主 编 策 划 顾 问 脚本编著 动画制作 习题解答 实验录像 西南交通大学 高等教育出版社 西南交通大学 西南交通大学 葛玉梅 史 智 黄 毅
《材料力学（ 材料力学（Ⅰ，Ⅱ）电子教案》 （第一版） 电子教案》
配合主教材孙训方等编《材料力学》 第四版）（ 配合主教材孙训方等编《材料力学》（第四版）（Ⅰ，Ⅱ） ）（Ⅰ
《材料力学电子教案》课件
《材料力学电子教案》课件第一章：材料力学概述1.1 课程介绍解释材料力学的定义和研究对象强调材料力学在工程领域的重要性1.2 材料力学的基本假设介绍弹性变形和塑性变形的概念介绍小变形和大变形的区别1.3 应力、应变和泊松比解释应力和应变的定义介绍泊松比的概念和计算方法第二章：拉伸和压缩2.1 拉伸试验介绍拉伸试验的设备和过程解释拉伸曲线和应力-应变关系的概念2.2 压缩试验介绍压缩试验的设备和过程解释压缩曲线和应力-应变关系的概念2.3 弹性模量和泊松比解释弹性模量和泊松比的概念介绍弹性模量和泊松比的计算方法第三章：剪切和扭转3.1 剪切试验介绍剪切试验的设备和过程解释剪切应力和剪切变形的概念3.2 扭转试验介绍扭转试验的设备和过程解释扭转应力和扭转变形的概念3.3 剪切模量和扭转模量解释剪切模量和扭转模量的概念介绍剪切模量和扭转模量的计算方法第四章：弯曲4.1 弯曲试验介绍弯曲试验的设备和过程解释弯曲应力和弯曲变形的概念4.2 弯曲强度和挠度解释弯曲强度和挠度的概念介绍弯曲强度和挠度的计算方法4.3 弹性梁和塑性梁解释弹性梁和塑性梁的概念介绍弹性梁和塑性梁的弯曲方程第五章：材料力学的应用5.1 材料力学在结构设计中的应用介绍材料力学在梁、柱和板等结构设计中的应用5.2 材料力学在材料选择中的应用介绍材料力学在选择工程材料中的应用5.3 材料力学在其他领域的应用介绍材料力学在航空航天、汽车制造等领域的应用第六章：复合材料力学6.1 复合材料概述介绍复合材料的定义和特点解释复合材料的微观结构和性能6.2 复合材料的力学行为介绍复合材料的力学性能指标解释复合材料的应力-应变关系6.3 复合材料的失效模式介绍复合材料的失效模式和失效准则解释复合材料的强度设计和耐久性评估第七章：非线性材料力学7.1 非线性材料的概念介绍非线性材料的定义和特点解释非线性材料的应力-应变关系7.2 非线性材料的本构模型介绍常用的非线性本构模型解释非线性本构模型的建立和应用7.3 非线性材料力学问题的求解方法介绍非线性方程的求解方法解释非线性材料力学问题的数值模拟方法第八章：温度和湿度对材料力学的影响8.1 温度对材料力学的影响介绍温度对材料强度和韧性的影响解释温度引起的材料膨胀和收缩8.2 湿度对材料力学的影响介绍湿度对材料强度和耐久性的影响解释湿度引起的材料吸湿和膨胀8.3 温度和湿度控制的应用介绍温度和湿度控制的方法和技术解释温度和湿度控制在家电、建筑等领域的应用第九章：疲劳和断裂力学9.1 疲劳现象和疲劳寿命介绍疲劳现象和疲劳寿命的概念解释疲劳循环加载和疲劳裂纹的产生9.2 断裂力学的概念介绍断裂力学的基本原理和指标解释裂纹扩展和断裂韧性的概念9.3 疲劳和断裂力学的应用介绍疲劳和断裂力学在结构设计和材料选择中的应用解释疲劳和断裂力学在航空、汽车等领域的应用第十章：实验和测试技术10.1 材料力学实验概述介绍材料力学实验的目的和重要性解释材料力学实验的基本步骤和注意事项10.2 拉伸、压缩和剪切实验介绍拉伸、压缩和剪切实验的设备和方法解释实验数据的采集和处理方法10.3 弯曲和扭转实验介绍弯曲和扭转实验的设备和方法解释实验数据的采集和处理方法10.4 实验结果的分析和应用介绍实验结果的分析和解释方法解释实验结果在材料选择和结构设计中的应用重点和难点解析重点一：材料力学的基本概念和假设材料力学是研究材料在外力作用下的力学行为，包括弹性、塑性、断裂等现象。
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§1-1 材料力学的任务1．几个术语·构件与杆件：组成机械的零部件或工程结构中的构件统称为构件。
如图1-1a 所示桥式起重机的主梁、吊钩、钢丝绳；图1-2所示悬臂吊车架的横梁AB，斜杆CD都是构件。
实际构件有各种不同的形状，所以根据形状的不同将构件分为：杆件、板和壳、块体.杆件：长度远大于横向尺寸的构件，其几何要素是横截面和轴线，如图1-3a所示，其中横截面是与轴线垂直的截面；轴线是横截面形心的连线。
按横截面和轴线两个因素可将杆件分为：等截面直杆，如图1-3a、b；变截面直杆，如图1-3c；等截面曲杆和变截面曲杆如图1-3b。
板和壳：构件一个方向的尺寸（厚度）远小于其它两个方向的尺寸，如图1-4a 和b所示。
块体：三个方向（长、宽、高）的尺寸相差不多的构件，如图1-4c所示。
在本教程中，如未作说明，构件即认为是指杆件。
·变形与小变形：在载荷作用下，构件的形状及尺寸发生变化称为变形，如图1-2所示悬臂吊车架的横梁AB，受力后将由原来的位置弯曲到AB′位置，即产生了变形。
小变形：绝大多数工程构件的变形都极其微小，比构件本身尺寸要小得多，以至在分析构件所受外力（写出静力平衡方程）时，通常不考虑变形的影响，而仍可以用变形前的尺寸，此即所谓“原始尺寸原理”。
如图1-1a所示桥式起重机主架，变形后简图如图1-1b所示，截面最大垂直位移f一般仅为跨度l 的l/1500～1/700，B支撑的水平位移Δ则更微小，在求解支承反力R A、R B时，不考虑这些微小变形的影响。
2．对构件的三项基本要求强度：构件在外载作用下，具有足够的抵抗断裂破坏的能力。
例如储气罐不应爆破；机器中的齿轮轴不应断裂等。
刚度：构件在外载作用下，具有足够的抵抗变形的能力。
如机床主轴不应变形过大，否则影响加工精度。
稳定性：某些构件在特定外载，如压力作用下，具有足够的保持其原有平衡状态的能力。
例如千斤顶的螺杆，内燃机的挺杆等。
构件的强度、刚度和稳定性问题是材料力学所要研究的主要内容。
3．材料力学的任务1）研究构件的强度、刚度和稳定性；2）研究材料的力学性能；3）为合理解决工程构件设计中安全与经济之间的矛盾提供力学方面的依据。
构件的强度、刚度和稳定性问题均与所用材料的力学性能有关，因此实验研究和理论分析是完成材料力学的任务所必需的手段。
§1-2 变形固体及其基本假设在外力作用下，一切固体都将发生变形，故称为变形固体，而构件一般均由固体材料制成，所以构件一般都是变形固体。
由于变形固体种类繁多，工程材料中有金属与合金，工业陶瓷，聚合物等，性质是多方面的，而且很复杂，因此在材料力学中通常省略一些次要因素，对其作下列假设：1．连续性假设：认为整个物体所占空间内毫无空隙地充满物质。
2．均匀性假设：认为物体内的任何部分，其力学性能相同。
3．各向同性假设：认为物体内在各个不同方向上的力学性能相同。
§1-3 外力及其分类外力是外部物体对构件的作用力，包括外加载荷和约束反力。
1. 按外力的作用方式分为：体积力和表面力1）体积力：连续分布于物体内部各点上的力，如物体的自重和惯性力。
2）表面力：作用于物体表面上的力，又可分为分布力和集中力。
分布力是连续作用于物体表面的力，如作用于船体上的水压力等；集中力是作用于一点的力，如火车轮对钢轨的压力等。
2. 按外力的性质分为：静载荷和动载荷1）静载荷：载荷缓慢地由零增加到某一定值后，不再随时间变化，保持不变或变动很不显著，称为静载荷。
2）动载荷：载荷随时间而变化。
动载荷可分为构件具有较大加速度、受交变载荷和冲击载荷三种情况。
交变载荷是随时间作周期性变化的载荷；冲击载荷是物体的运动在瞬时内发生急剧变化所引起的载荷。
§1-4内力、截面法和应力的概念1．内力由于构件变形，其内部各部分材料之间因相对位置发生改变，从而引起相邻部分材料间因力图恢复原有形状而产生的相互作用力，称为内力。
注意：材料力学中的内力，是指外力作用下材料反抗变形而引起的内力的变化量，也就是“附加内力”，它与构件所受外力密切相关。
2．截面法假想用截面把构件分成两部分，以显示并确定内力的方法。
如图1-5所示：（1）截面的两侧必定出现大小相等，方向相反的内力；（2）被假想截开的任一部分上的内力必定与外力相平衡。
例1-1 钻床如图1-6a所示，在载荷P作用下，试确定截面m—m上的内力。
解：（1）沿m—m截面假想地将钻床分成两部分。
取m—m截面以上部分进行研究（图1-6b），并以截面的形心O为原点。
选取坐标系如图所示。
（2）为保持上部的平衡，m—m截面上必然有通过点O的内力N和绕点O的力偶矩M。
（3）由平衡条件∴因此用截面法求内力可归纳为四个字：1）截：欲求某一截面的内力，沿该截面将构件假想地截成两部分。
2）取：取其中任意部分为研究对象，而弃去另一部分。
3）代：用作用于截面上的内力，代替弃去部分对留下部分的作用力。
4）平：建立留下部分的平衡条件，由外力确定未知的内力。
3．应力参照图1-7，围绕K点取微小面积。
根据均匀连续假设，上必存在分布内力，设它的合力为，与的比值为是一个矢量，代表在范围内，单位面积上的内力的平均集度，称为平均应力。
当趋于零时，的大小和方向都将趋于一定极限，得到称为K点处的（全）应力。
通常把应力分解成垂直于截面的分量和切于截面的分量，称为正应力，称为剪应力。
应力即单位面积上的内力，表示某微截面积处内力的密集程度。
应力的国际单位为N/m2，且1N/m2 =1Pa（帕斯卡），1GPa=1GN/m2 =109Pa，1MN/m2=1MPa=106 N/m2=106Pa。
在工程上，也用kg(f)/cm2为应力单位，它与国际单位的换算关系为1 kg/cm2=0.1MPa。
§1-5变形与应变对于构件上任“一点”材料的变形，只有线变形和角变形两种基本变形，它们分别由线应变和角应变来度量。
1．线应变通常用正微六面体（下称微单元体）来代表构件上某“一点”。
如图1-8，微单元体的棱边边长为，变形后其边长和棱边的夹角都发生了变化。
变形前平行于x轴的线段MN原长为，变形后M和N分别移到M′和N′，的长度为，这里于是表示线段MN每单位长度的平均伸长或缩短，称为平均线应变，若使趋近于零，则有一点线应变称为M点沿x方向的线应变或正应变，或简称为应变。
线应变，即单位长度上的变形量，为无量纲量，其物理意义是构件上一点沿某一方向线变形量的大小。
2．角应变如图1-6，正交线段MN和ML经变形后，分别是和。
变形前后其角度的变化是，当N和L趋近于M时，上述角度变化的极限值是称为M点在xy平面内的剪应变或角应变。
剪应变，即微单元体两棱角直角的改变量，为无量纲量。
例1-2图1-9a所示为一矩形截面薄板受均布力p作用，已知边长l=400mm，受力后沿x方向均匀伸长Δl=0.05mm。
试求板中a点沿x方向的正应变。
解：由于矩形截面薄板沿x方向均匀受力，可认为板内各点沿x方向具有正应力与正应变，且处处相同，所以平均应变即a点沿x方向的正应变。
，x方向例1-3图1-9b所示为一嵌于四连杆机构内的薄方板，b=250mm。
若在p力作用下CD杆下移Δb=0.025，试求薄板中a点的剪应变。
解：由于薄方板变形受四连杆机构的制约，可认为板中各点均产生剪应变，且处处相同。
§1-6杆件的基本变形形式杆件受力有各种情况，相应的变形就有各种形式，在工程结构中，杆件的基本变形只有以下四种：1．拉伸和压缩：变形形式是由大小相等、方向相反、作用线与杆件轴线重合的一对力引起的，表现为杆件长度的伸长或缩短。
如托架的拉杆和压杆受力后的变形（图1-10）。
2．剪切：变形形式是由大小相等、方向相反、相互平行的一对力引起的，表现为受剪杆件的两部分沿外力作用方向发生相对错动。
如连接件中的螺栓和销钉受力后的变形（图1-11）。
3．扭转：变形形式是由大小相等、转向相反、作用面都垂直于杆轴的一对力偶引起的，表现为杆件的任意两个横截面发生绕轴线的相对转动。
如机器中的传动轴受力后的变形（图1-12）。
4．弯曲：变形形式是由垂直于杆件轴线的横向力，或由作用于包含杆轴的纵向平面内的一对大小相等、方向相反的力偶引起的，表现为杆件轴线由直线变为受力平面内的曲线。
如单梁吊车的横梁受力后的变形（图1-13）。
杆件同时发生几种基本变形，称为组合变形。
§2-1轴向拉伸与压缩杆件及实例轴向拉伸和压缩的杆件在生产实际中经常遇到，虽然杆件的外形各有差异，加载方式也不同，但一般对受轴向拉伸与压缩的杆件的形状和受力情况进行简化，计算简图如图2-1。
轴向拉伸是在轴向力作用下，杆件产生伸长变形，也简称拉伸；轴向压缩是在轴向力作用下，杆件产生缩短变形，也简称压缩。
实例如图2-2所示用于连接的螺栓；如图2-3所示桁架中的拉杆；如图2-4所示汽车式起重机的支腿；如图2-5所示巷道支护的立柱。
通过上述实例得知轴向拉伸和压缩具有如下特点：1. 受力特点：作用于杆件两端的外力大小相等，方向相反，作用线与杆件轴线重合，即称轴向力。
2. 变形特点：杆件变形是沿轴线方向的伸长或缩短。
§2-2横截面上的内力和应力1．内力在图2-6所示受轴向拉力P的杆件上作任一横截面m—m，取左段部分，并以内力的合力代替右段对左段的作用力。
由平衡条件，得由于（拉力），则合力的方向正确。
因而当外力沿着杆件的轴线作用时，杆件截面上只有一个与轴线重合的内力分量，该内力（分量）称为轴力，一般用N表示。
若取右段部分，同理，知,得图中的方向也是正确的。
材料力学中轴力的符号是由杆件的变形决定，而不是由平衡坐标方程决定。
习惯上将轴力N的正负号规定为：拉伸时，轴力N为正；压缩时，轴力N为负。
2．轴力图轴力图可用图线表示轴力沿轴线变化的情况。
该图一般以杆轴线为横坐标表示截面位置，纵轴表示轴力大小。
例2-1求如图2-7所示杆件的内力，并作轴力图。
解：（1）计算各段内力AC段：作截面1—1，取左段部分（图b）。
由得kN （拉力）CB段：作截面2—2，取左段部分（图c），并假设方向如图所示。
由得则:kN （压力）的方向应与图中所示方向相反。
（2）绘轴力图选截面位置为横坐标；相应截面上的轴力为纵坐标，根据适当比例，绘出图线。
由图2-7可知CB段的轴力值最大，即kN。
注意两个问题：1）求内力时，外力不能沿作用线随意移动（如P2沿轴线移动）。
因为材料力学中研究的对象是变形体，不是刚体，力的可传性原理的应用是有条件的。
2）截面不能刚好截在外力作用点处（如通过C点），因为工程实际上并不存在几何意义上的点和线，而实际的力只可能作用于一定微小面积内。
3．轴向拉（压）杆横截面上的应力1）由于只根据轴力并不能判断杆件是否有足够的强度，因此必须用横截面上的应力来度量杆件的受力程度。