材料力学公式
材料力学公式汇总
材料力学公式汇总材料力学是研究物质在受力作用下的变形和破坏规律的科学。
在材料力学中,有一些重要的公式常被用来描述材料的力学性能。
下面是一些常见的材料力学公式的汇总。
1. 应力(Stress)的公式:应力是单位面积上的力,通常用σ表示。
常见的应力公式有:①弹性应力公式:σ=Eε其中,σ为应力,E为杨氏模量,ε为材料的应变(strain)。
②纵向应力公式:σ=P/A其中,σ为纵向应力,P为作用在材料上的纵向力,A为材料的受力面积。
③剪切应力公式:τ=F/A其中,τ为剪切应力,F为作用在材料上的剪切力,A为材料的受力面积。
2. 应变(Strain)的公式:应变是物体的变形程度,通常用ε表示。
常见的应变公式有:①纵向应变公式:ε=δL/L其中,ε为纵向应变,δL为物体的纵向位移,L为物体的原始长度。
②剪切应变公式:γ=δθ其中,γ为剪切应变,δθ为物体的剪切角。
③ 体积变形(Poisson's Ratio)公式:ν = -ε_lat / ε_long其中,ν为体积变形,ε_lat为横向应变,ε_long为纵向应变。
3. 弹性模量(Elastic Modulus)的公式:弹性模量是衡量材料抵抗应变的能力,常见的弹性模量公式有:① 杨氏模量(Young's Modulus):E=σ/ε其中,E为杨氏模量,σ为应力,ε为应变。
② 剪切模量(Shear Modulus):G=τ/γ其中,G为剪切模量,τ为剪切应力,γ为剪切应变。
③ 体积模量(Bulk Modulus):K=-∆V/V/∆p其中,K为体积模量,∆V为体积的变化量,V为原始体积,∆p为压力的变化量。
4. 破坏强度(Ultimate Strength)的公式:破坏强度是材料能够承受的最大应力,常见的破坏强度公式有:① 抗拉强度(Tensile Strength):σ_max = F_max / A其中,σ_max为抗拉强度,F_max为材料所能承受的最大拉力,A为受力面积。
材料力学基本概念及计算公式
材料力学基本概念及计算公式材料力学是研究物质在外力作用下的力学性质和变形规律的学科,主要研究物质的力学性质,包括弹性、塑性、稳定性等。
下面将介绍材料力学的基本概念及计算公式。
1.弹性力学:(1) 弹性模量(Young’s modulus):材料承受应力时的应变程度。
计算公式:E = σ / ε,其中 E 为弹性模量,σ 为应力,ε 为应变。
(2) 剪切模量(Shear modulus):材料抵抗剪切变形的能力。
计算公式:G = τ/ γ,其中 G 为剪切模量,τ 为剪切应力,γ 为剪切应变。
(3) 泊松比(Poisson’s ratio):材料在受力作用下沿一方向延伸时,在垂直方向上收缩的比例。
计算公式:ν = -ε_y / ε_x,其中ν 为泊松比,ε_x 为纵向应变,ε_y 为横向应变。
2.稳定性分析:(1) 屈曲载荷(Buckling load):结构在受压作用下失去稳定性的临界载荷。
计算公式:F_cr = π²EI / L²,其中 F_cr 为屈曲载荷,E 为弹性模量,I 为截面惯性矩,L 为结构长度。
(2) 欧拉稳定性理论(Euler’s stability theory):用于分析长杆(例如柱子)的稳定性。
计算公式:P_cr = π²EI / (KL)²,其中P_cr 为屈曲载荷,E 为弹性模量,I 为截面惯性矩,K 为杆件端部支撑系数,L 为杆件长度。
3.塑性力学:(1) 屈服点(yield point):材料开始发生塑性变形的点,也是材料在加强阶段的上线。
计算公式:σ_y = F_y / A_0,其中σ_y 为屈服点应力,F_y 为屈服点力,A_0 为断面积。
(2) 韧性(toughness):材料吸收能量的能力,一般由应力-应变曲线上的面积表示。
计算公式:T = ∫σ dε,其中 T 为韧性,σ 为应力,ε 为应变。
4.疲劳力学:(1) 疲劳极限(fatigue limit):材料在循环应力作用下出现裂纹的最大应力。
材料力学公式完全版
材料力学公式完全版材料力学是研究材料在外力作用下的力学性质和变形行为的一门学科。
在材料力学中,有很多的公式被广泛应用于计算和分析材料的力学行为。
下面是一些常见的材料力学公式:1. 应力(Stress):应力是单位面积上的力,通常用σ 表示,计算公式为:σ = F / A,其中 F 是力的大小,A 是面积。
2. 应变(Strain):应变是物体在受力作用下发生变形的程度,通常用ε 表示,计算公式为:ε = ΔL / L,其中ΔL 是长度的变化量,L 是初始长度。
3. 弹性模量(Young's modulus):弹性模量是衡量材料抵抗变形的能力的物理量,通常用 E 表示,计算公式为:E = σ / ε。
4. 剪切应力(Shear stress):剪切应力是垂直方向上的切应力,通常用τ 表示,计算公式为:τ = F / A,其中 F 是切力的大小,A 是垂直于切力方向的面积。
5. 剪切应变(Shear strain):剪切应变是物体在受剪切力作用下的变形程度,通常用γ 表示,计算公式为:γ = tanθ,其中θ 是切变角度。
6. 泊松比(Poisson's ratio):泊松比是衡量材料横向收缩相对于纵向伸长的程度的物理量,通常用ν 表示,计算公式为:ν = -ε横 /ε纵。
7. 屈服强度(Yield strength):屈服强度是材料开始产生塑性变形的临界点,通常用σy 表示。
8. 极限强度(Ultimate strength):极限强度是材料在破坏前能承受的最大应力,通常用σu 表示。
9. 可延性(Elonagation):可延性是材料在断裂前的拉伸变形量,通常用δ 表示,计算公式为:δ = (L - L0) / L0。
10. 硬度(Hardness):硬度是材料抵抗划伤或压痕的能力,常用的硬度测量方法有布氏硬度、维氏硬度等。
11. 柯尔摩根关系(Hooke's law):柯尔摩根关系是描述弹性固体在小应变下的力学行为的线性关系,计算公式为:σ = Eε,其中 E 是杨氏模量,σ 是应力,ε 是应变。
材料力学常用基本公式
材料力学常用基本公式材料力学是研究材料的力学性质和力学变形行为的学科,涉及到材料的强度、刚度、变形、破坏等方面。
在材料力学的研究中,常用到一些基本公式来描述材料的力学特性。
以下是一些材料力学中常用的基本公式。
1.应力和应变的关系:应力(stress)是单位面积上的力,通常用σ表示,其计算公式为:σ=F/A其中,F是作用在材料上的力,A是该力作用在材料上的面积。
应变(strain)是材料在力作用下发生的变形程度,通常用ε表示,其计算公式为:ε=ΔL/L其中,ΔL是材料受力后的长度变化,L是材料受力前的初始长度。
2.各向同性线弹性材料的胡克定律:胡克定律描述了各向同性线弹性材料在弹性阶段的应力和应变关系,即应力与应变成正比。
胡克定律的公式为:σ=E*ε其中,E是材料的弹性模量,是描述材料对力产生变形的能力大小的物理量。
3.杨氏模量和剪切模量:在胡克定律中,杨氏模量(Young's modulus)是描述材料沿着受力方向的应力和应变关系,剪切模量是描述材料在垂直于受力方向发生剪切变形时的应力和应变关系。
它们的关系公式为:E=2G*(1+μ)其中,E是杨氏模量,G是剪切模量,μ是泊松比,描述了材料的侧向收缩程度和拉伸程度之间的比例关系。
4.流变方程:在一些材料的力学特性中,材料的应力和应变关系不再满足胡克定律,而呈现出非线性特性。
这时可以使用流变方程来描述应力和应变的关系。
其中,最常用的是弹塑性流变方程:σ=K*ε^n其中,σ是应力,ε是应变,K是材料的流变模量,n是流变指数。
5.共轭滑移原理:用于描述材料在微观滑移中的位错模型和宏观弹性力学行为之间的关系。
根据共轭滑移原理,材料在滑移发生时,应变应能量密度在前后变形区是不变的,可以表示为:ε*σ=ε_s*σ_s+ε_d*σ_d其中,ε*和σ*表示综合应变和综合应力,ε_s和σ_s表示剪切滑移应变和剪切滑移应力,ε_d和σ_d表示剪切向应变和剪切向应力。
材料力学公式大全
材料力学公式大全材料力学是研究材料在外力作用下的变形、破坏和稳定性等力学性能的学科。
在工程实践中,材料力学公式是工程师们进行材料设计、分析和计算的重要工具。
本文将为大家介绍一些常用的材料力学公式,希望能对大家有所帮助。
1. 应力和应变。
在材料力学中,应力和应变是最基本的概念。
应力是单位面积上的内力,通常用σ表示,其公式为:σ = F/A。
其中,F为受力,A为受力面积。
应变是材料单位长度的变形量,通常用ε表示,其公式为:ε = ΔL/L。
其中,ΔL为长度变化量,L为原始长度。
2. 弹性模量。
弹性模量是材料在弹性阶段的应力和应变关系的比例系数,通常用E表示,其公式为:E = σ/ε。
3. 餐极限。
屈服极限是材料在受力作用下开始发生塑性变形的应力值,通常用σy表示。
4. 断裂韧性。
断裂韧性是材料在破坏前所能吸收的能量,通常用K表示,其公式为:K = σ√πc。
其中,σ为应力,c为裂纹长度。
5. 疲劳强度。
疲劳强度是材料在交变应力作用下能够承受的最大应力值,通常用σf表示。
6. 塑性体积变形。
塑性体积变形是材料在塑性变形过程中体积的变化,通常用ΔV表示,其公式为:ΔV = V(ε1-ε2+ε3)。
其中,V为原始体积,ε1、ε2、ε3分别为三个主应变。
7. 岛壳理论。
岛壳理论是用于计算薄壁结构的强度和稳定性的理论,通常用T表示,其公式为:T = P/A。
其中,P为受力,A为受力面积。
8. 塑性流动理论。
塑性流动理论是用于描述金属材料在塑性变形过程中的流动规律的理论,通常用ε表示,其公式为:ε = ln(ε0/εf)。
其中,ε0为初始应变,εf为终止应变。
以上就是一些常用的材料力学公式,希望对大家有所帮助。
在工程实践中,我们可以根据具体情况选择合适的公式进行分析和计算,以保证工程设计的安全可靠性。
材料力学是一个复杂而又有趣的领域,希望大家能够在学习和工作中不断深入研究,提升自己的专业能力。
《材料力学》公式
《材料力学》公式材料力学是研究材料在外力作用下的力学性能和行为的一门学科。
它是工程力学的一个重要分支,广泛应用于工程结构、材料开发和制造等领域。
以下是《材料力学》中常用的一些公式,供参考。
1.应力(σ)和应变(ε)的关系:材料的应力与应变之间存在一定的线性关系,可表示为σ=Eε,其中E为弹性模量。
2.应力的计算:材料在外力作用下受到的内力为应力,可计算为σ=F/A,其中F为作用力,A为受力面积。
3.应变的计算:材料受到外力作用后的形变称为应变,可计算为ε=(ΔL/L),其中ΔL为变形长度,L为初始长度。
4.弹性模量(E):材料在弹性阶段的应力和应变之间的比值称为弹性模量,可表示为E=σ/ε。
5.屈服强度(σy):材料在受到一定应力作用后开始发生塑性变形的最大应力值,常用于评估材料的强度。
6.抗拉强度(σu):材料在拉伸过程中的最大抗拉应力值。
7.韧性(τ):材料在破坏前能吸收的能量,可表示为τ=∫σdε,即韧性为应力-应变曲线下的面积。
8.断后伸长率(Ag):材料在断裂后的伸长量与原始长度的比值,常用于评估材料的延展性。
9.拉伸应力(σ):材料在拉伸过程中受到的应力。
10.断裂韧性(Kc):材料对裂纹扩展的抵抗能力,用来评估材料的断裂性能。
11.断裂韧性(Gc):材料对裂纹扩展的抵抗能力,通常作为评估材料断裂韧性的指标。
12.蠕变:材料在长期受持续应力作用下发生的形变,其速率与应力、温度等因素有关。
13.疲劳:材料在循环应力作用下产生的破坏,通常以疲劳寿命来评估材料的耐久性。
14.断裂力学:研究材料在受到外力作用下产生裂纹并扩展的过程,分析裂纹的尖端应力场、断裂断面等。
15.刚度(k):材料在受到外力作用下的抵抗形变的能力,可表示为k=F/δ,其中F为作用力,δ为形变量。
以上是《材料力学》中的一些常用公式,通过对材料的力学性能和行为的研究,可以更好地理解和应用材料,为工程结构的设计和材料的选择提供科学的依据。
材料力学基本公式
材料力学基本公式材料力学是研究材料在外力作用下的力学性能和变形规律的学科,是材料科学的重要组成部分。
在材料力学中,有一些基本公式是我们必须要掌握的,它们是我们研究材料力学问题的基础。
接下来,我们将介绍一些材料力学中的基本公式。
一、胡克定律。
胡克定律是材料力学中最基本的定律之一,它描述了弹性体在小应变下的应力和应变之间的线性关系。
胡克定律的数学表达式为:\[ \sigma = E \varepsilon \]其中,\( \sigma \) 表示应力,单位为帕斯卡(Pa);\( E \) 表示杨氏模量,单位为帕斯卡(Pa);\( \varepsilon \) 表示应变,无量纲。
二、泊松比。
泊松比是描述材料在拉伸或压缩过程中横向变形与纵向变形之间的比值。
泊松比的数学表达式为:\[ \mu = -\frac{\varepsilon_{y}}{\varepsilon_{x}} \]其中,\( \mu \) 表示泊松比,无量纲;\( \varepsilon_{y} \) 表示横向应变;\( \varepsilon_{x} \) 表示纵向应变。
三、胡克定律的广义表达式。
在实际工程中,材料的应力和应变往往不只是单向的,而是多维的。
这时,我们可以使用胡克定律的广义表达式来描述材料的应力和应变之间的关系:\[ \sigma_{ij} = C_{ijkl} \varepsilon_{kl} \]其中,\( \sigma_{ij} \) 表示应力张量;\( C_{ijkl} \) 表示弹性常数张量;\( \varepsilon_{kl} \) 表示应变张量。
四、杨氏模量和泊松比的关系。
材料的杨氏模量和泊松比之间存在着一定的关系,它们之间的关系可以用下面的公式表示:\[ E = 2G(1+\mu) \]其中,\( E \) 表示杨氏模量;\( G \) 表示剪切模量;\( \mu \) 表示泊松比。
五、拉伸应力和应变的关系。
材料力学公式大全
材料力学公式大全材料力学是研究材料在外力作用下的力学性能和变形规律的学科,是材料科学的重要组成部分。
在工程实践中,材料力学公式是工程师们设计和分析结构、零部件等工程问题时必不可少的工具。
本文将为大家介绍一些常用的材料力学公式,希望能对大家的工程实践有所帮助。
1. 应力公式。
在材料力学中,应力是指单位面积上的力的大小,通常用σ表示,其公式为:\[ \sigma = \frac{F}{A} \]其中,F为受力,A为受力面积。
2. 应变公式。
应变是指材料在受力作用下产生的变形程度,通常用ε表示,其公式为:\[ \varepsilon = \frac{\Delta L}{L} \]其中,ΔL为长度变化量,L为原始长度。
3. 弹性模量公式。
弹性模量是材料抵抗形变的能力,通常用E表示,其公式为:\[ E = \frac{\sigma}{\varepsilon} \]4. 剪切应力公式。
在材料力学中,剪切应力是指垂直于受力方向的力,通常用τ表示,其公式为:\[ \tau = \frac{F}{A} \]其中,F为受力,A为受力面积。
5. 剪切应变公式。
剪切应变是指材料在受剪切力作用下产生的变形程度,通常用γ表示,其公式为:\[ \gamma = \frac{\Delta x}{h} \]其中,Δx为位移,h为原始长度。
6. 泊松比公式。
泊松比是材料在拉伸或压缩时,在垂直方向上的收缩或膨胀程度的比值,通常用ν表示,其公式为:\[ \nu = -\frac{\varepsilon_{y}}{\varepsilon_{x}} \]其中,εy为垂直方向的应变,εx为拉伸或压缩方向的应变。
7. 弯曲应力公式。
在材料力学中,弯曲应力是指材料在受弯曲力作用下的应力,其公式为:\[ \sigma = \frac{M \cdot c}{I} \]其中,M为弯矩,c为截面到中性轴的距离,I为惯性矩。
8. 弯曲应变公式。
弯曲应变是指材料在受弯曲力作用下产生的变形程度,其公式为:\[ \varepsilon = \frac{M \cdot c}{E \cdot I} \]其中,M为弯矩,c为截面到中性轴的距离,E为弹性模量,I为惯性矩。
材料力学常用公式
材料力学常用公式材料力学是研究材料在受力下的力学性质和变形行为的学科,它在工程领域中有着广泛的应用。
常用的材料力学公式包括应力、应变、热应变、应力-应变关系等。
下面是一些常用的材料力学公式的介绍:1. 应力(Stress)公式:应力定义为单位面积上的力,常用公式为:σ=F/A其中,σ为应力,F为受力,A为受力面积。
2. 应变(Strain)公式:应变定义为材料单位长度的变化,常用公式为:ε=ΔL/L其中,ε为应变,ΔL为长度变化,L为原始长度。
3. 霍克定律(Hooke's Law):霍克定律描述了弹性固体在小应变下应力和应变的线性关系,常用公式为:σ=Eε其中,σ为应力,ε为应变,E为材料的弹性模量。
4. 应力-应变关系(Stress-Strain Relationship):应力-应变关系用来描述材料在受力下的变形行为,通常用应力与应变的曲线来表示。
其中弹性阶段遵循霍克定律,塑性阶段存在应力和应变不再线性相关的情况。
5.等效应力(von Mises Stress):等效应力是衡量材料在多轴载荷作用下发生破坏的临界值,常用公式为:σ_eq = √(σ_x^2 + σ_y^2 + σ_z^2 - σ_xσ_y - σ_yσ_z -σ_zσ_x + 3τ^2)其中,σ_eq为等效应力,σ_x、σ_y、σ_z为主应力,τ为主应力间的剪应力。
6. 拉伸强度(Tensile Strength):拉伸强度是材料在拉伸状态下破坏前的最大抗拉应力,常用公式为:σ_u = P_max / A_0其中,σ_u为拉伸强度,P_max为最大拉伸力,A_0为原始横截面积。
7. 弯曲应力(Bending Stress):当材料受弯曲作用时,所产生的应力称为弯曲应力,常用公式为:σ_b=(M*y)/I其中,σ_b为弯曲应力,M为弯矩,y为材料中点位置,I为截面惯性矩。
8. 剪切应力(Shear Stress):剪切应力是材料在剪切载荷作用下的应力,常用公式为:τ=F/A其中,τ为剪切应力,F为剪切力,A为剪切面积。
材料力学公式大全
材料力学公式大全一、轴向拉伸与压缩。
1. 内力 - 轴力(N)- 截面法:N = ∑ F_外(外力沿杆件轴线方向的代数和)2. 应力 - 正应力(σ)- σ=(N)/(A),其中A为杆件的横截面面积。
3. 变形 - 轴向变形(Δ l)- 胡克定律:Δ l=(NL)/(EA),其中L为杆件的原长,E为材料的弹性模量。
4. 应变 - 线应变(varepsilon)- varepsilon=(Δ l)/(l)二、剪切。
1. 内力 - 剪力(V)- 截面法:V=∑ F_外(垂直于杆件轴线方向外力的代数和)2. 应力 - 切应力(τ)- τ=(V)/(A)(A为剪切面面积)3. 剪切胡克定律。
- τ = Gγ,其中G为材料的切变模量,γ为切应变。
三、扭转。
1. 内力 - 扭矩(T)- 截面法:T=∑ M_外(外力偶矩的代数和)2. 应力 - 切应力(τ)- 对于圆轴扭转:τ=(Tρ)/(I_p),在圆轴表面ρ = R时,τ_max=(TR)/(I_p),其中R为圆轴半径,I_p=(π D^4)/(32)(对于实心圆轴,D为直径),I_p=(π(D^4 - d^4))/(32)(对于空心圆轴,d为内径)。
3. 变形 - 扭转角(φ)- φ=(TL)/(GI_p)(单位为弧度)四、弯曲内力。
1. 剪力(V)和弯矩(M)- 截面法:V=∑ F_外(垂直于梁轴线方向外力的代数和),M=∑ M_外(外力对所求截面形心的力矩代数和)- 剪力图和弯矩图的绘制规则:- 无荷载段:V为常数,M为一次函数(斜直线)。
- 均布荷载段:V为一次函数(斜直线),M为二次函数(抛物线)。
- 集中力作用处:V图有突变(突变值等于集中力大小),M图有折角。
- 集中力偶作用处:V图无变化,M图有突变(突变值等于集中力偶大小)。
五、弯曲应力。
1. 正应力(σ)- 对于梁的纯弯曲:σ=(My)/(I_z),其中y为所求点到中性轴的距离,I_z为截面对中性轴z的惯性矩。
材料力学公式大全
材料力学公式大全引言材料力学是材料学和力学的交叉学科,研究材料在外部力作用下的力学行为。
材料力学公式是描述材料力学行为的数学方程式,通过使用这些公式,可以预测和解释材料的力学性能。
本文将介绍一些常见的材料力学公式,帮助读者更好地理解材料的力学行为。
弹性力学霍克定律弹性材料的应力与应变之间的关系可以通过霍克定律来描述。
霍克定律表示为:σ = Eε其中,σ是应力,E是弹性模量,ε是应变。
杨氏模量是一种衡量材料刚度的物理量,表示为:E = σ / ε其中,E是杨氏模量,σ是应力,ε是应变。
泊松比泊松比是一种描述材料压缩应变与正交方向上的伸长应变比例关系的参数。
泊松比的定义如下:ν = -ε_2 / ε_1其中,ν是泊松比,ε_1是材料在一个方向上的伸长应变,ε_2是材料在与该方向正交的方向上的压缩应变。
屈服强度材料的屈服强度是指在材料发生塑性变形之前所能承受的最大应力。
屈服强度可以通过应力-应变曲线中的屈服点来确定。
硬化指数硬化指数是衡量材料抵抗塑性变形的能力的物理量,表示材料在塑性变形过程中的硬度增加速率。
硬化指数可以通过屈服应力与屈服应变之间的关系来计算。
应力松弛应力松弛是指材料在恒定应变条件下,应力随时间逐渐减小的现象。
应力松弛可以通过材料应力与时间之间的关系来描述。
强度理论强度理论是一种预测材料破坏的理论模型。
常用的强度理论包括最大剪应力理论、最大正应力理论和最大能量释放率理论。
裂纹扩展速率裂纹扩展速率是描述材料中裂纹扩展过程的物理量,表示裂纹边缘的扩展速度。
裂纹扩展速率可以通过材料裂纹长度与时间之间的关系来计算。
疲劳力学疲劳寿命疲劳寿命是指材料在循环加载下能够承受的次数或时间。
疲劳寿命可以通过应力与循环次数或时间之间的关系来计算。
疲劳强度是指材料在循环加载下能够承受的最大应力。
疲劳强度可以通过应力循环试验来确定。
结论本文介绍了一些常见的材料力学公式,包括弹性力学、塑性力学、破坏力学和疲劳力学方面的公式。
材料力学公式
材料力学公式材料力学公式是材料学研究领域中很重要的部分,运用合适的公式能够预测、描述和解释许多材料学现象。
材料力学公式是基于物理和数学原理建立的,有助于我们了解材料的性质和行为。
在这篇文章中,我们将介绍几个常见的材料力学公式,以及它们在材料学中的应用。
1. 晶体弹性常数公式晶体弹性常数通常是材料物理学的一个关键方面,它们描述了材料变形和应力之间的关系。
一些常见的晶体弹性常数公式包括:(1)杨氏模量(E)公式:E = σ/ε其中,E是杨氏模量,σ是单轴应力,ε是单轴应变。
(2)剪切模量(G)公式:G = τ/γ其中,G是剪切模量,τ是剪切应力,γ是剪切应变。
(3)泊松比(ν)公式:ν = -εx/εy其中,εx是沿着x轴的应变,εy是沿着y轴的应变。
这些公式能够帮助我们计算材料在特定应力下的变形和应变。
例如,杨氏模量是一个很重要的性质,因为我们可以通过它来计算材料的应力应变曲线。
对于一些高坚度的材料,剪切模量比杨氏模量更适合用于描述材料的特定弹性行为。
2. 应力公式应力公式是指计算在材料内部力的作用下材料产生的应力的公式。
例如,一些常见的应力公式包括:(1)等效应力(σeq)公式:σeq = ((σ1 - σ2)² + (σ2 - σ3)² + (σ3 - σ1)²)½其中,σ1、σ2和σ3分别是应力的主应力。
(2)应力分布公式:σ = F/A其中,σ是应力,F是力,A 是受力面积。
(3)柯西应力公式:σij = cijklεkl其中,σij 是第i个面上的第j个分量的应力,εkl 是第k个面上的第l个分量的应变,cijkl是材料的柯西弹性常数。
3. 强度和韧度公式强度和韧度公式涉及到材料的机械性能,是材料学中很重要的概念。
一些常见的强度和韧度公式包括:(1)屈服强度公式:σy = Fy/A其中,σy是材料的屈服强度,Fy是达到屈服点所需要的力,A是受力面积。
材料力学公式大全pdf
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本文主要介绍材料力学中的相关公式,方便学习和应用。
以下是材料力学公式大全pdf:
1. 应力公式:
应力(σ)=受力(F)/截面积(A)
2. 应变公式:
应变(ε)=变形(ΔL)/初始长度(L)
3. 餘弦定理:
c² = a² + b² - 2ab cosC
4. 正弦定理:
a / sinA =
b / sinB =
c / sinC
其中A,B,C为三角形的内角。
5. 费马原理:
任何在保持稳定的条件下遵循最短路线的点在路线最短。
6. 钢材强度公式:
σs = Fs / A
其中,σs表示钢材的强度,Fs表示钢材的极限拉力,A表示截面积。
7. 钢材弹性模量公式:
Es = σs / εs
其中,Es表示钢材的弹性模量,σs表示钢材的强度,εs表示钢材的应变。
8. 抗弯公式:
M = σ x I / y
其中,M表示悬臂梁的弯矩,σ表示应力,I表示截面惯性矩,y 为距截面中性轴的距离。
9. 泊松比公式:
ν = -ε₂ / ε₁
其中,ν为泊松比,ε₁为轴向应变,ε₂为横向应变。
10. 拉力公式:
F = A x ε x E
其中,F表示拉力,A表示截面积,ε表示应变,E为材料的弹性模量。
以上就是材料力学公式大全pdf。
希望能对大家学习和应用材料力学有所帮助。
材料力学的基本计算公式
材料力学的基本计算公式材料力学是研究材料在力的作用下的行为和性能的学科。
在材料力学中,有一些基本的计算公式,可以用于分析材料的力学性质。
下面是一些常用的材料力学的基本计算公式。
1.弹性应变材料在受力作用下会发生变形,这种变形可以用应变来描述。
弹性应变是材料在弹性阶段的变形量与初试长度之比。
可以通过以下公式计算弹性应变:ε=δL/L其中,ε为弹性应变,δL为变形量,L为初始长度。
2.弹性模量弹性模量衡量了材料在弹性阶段的刚度,可以用于描述材料的抗拉强度。
对于线性弹性材料,弹性模量可以通过以下公式计算:E=σ/ε其中,E为弹性模量,σ为应力,ε为弹性应变。
3.科尔莫戈洛夫方程科尔莫戈洛夫方程可以用于计算材料在复合应力状态下的应变。
对于一般的受应力状态(平面应力和轴对称应力),科尔莫戈洛夫方程可以表示为:σ=S*ε其中,σ为应力,S为应力-应变刚度矩阵,ε为应变。
4.拉伸和压缩应力拉伸和压缩应力计算公式分别如下:拉伸应力:σ=F/A压缩应力:σ=-F/A其中,σ为应力,F为作用力,A为受力面积。
5.剪切应力材料在受剪力作用下会发生剪切变形。
剪切应力可以通过以下公式计算:τ=F/A其中,τ为剪切应力,F为剪切力,A为受力面积。
6.杨氏模量杨氏模量衡量了材料的刚度,可以用于描述材料的弹性性能。
对于拉伸应力-应变状态,杨氏模量可以通过以下公式计算:E=σ/ε其中,E为杨氏模量,σ为拉伸应力,ε为拉伸应变。
7.泊松比泊松比衡量了材料在受力作用下沿垂直方向的变形。
可以通过以下公式计算:ν=-εv/εl其中,ν为泊松比,εv为垂直应变,εl为拉伸应变。
8.巴拉赫公式巴拉赫公式可以用于计算材料的抗拉强度,可以表示为:σy=K*σr^n其中,σy为抗拉强度,K和n为材料的参数,σr为引伸计测得的真实应力。
这些公式是材料力学的基本计算公式,可以用于分析材料的力学性质。
在实际应用中,还会根据具体情况考虑材料的非线性和多轴受力等因素,进行更为深入的分析和计算。
材料力学基本公式
材料力学基本公式材料力学是研究物质在外力作用下的力学性能和变形规律的学科,是工程学科中的基础学科之一、在材料力学中,有许多基本公式被广泛应用于解决各种工程问题。
以下是材料力学中的一些基本公式。
1.杨氏模量公式:杨氏模量是材料刚度的度量,表示单位应变下单位应力的比例关系。
杨氏模量(E)的计算公式为:E = stress/strain其中stress为应力,strain为应变。
2.材料的胡克定律:胡克定律描述了物质在小应变条件下的弹性变形。
根据胡克定律,应力与应变之间的关系可以表示为:stress = E * strain其中E为杨氏模量。
3.线性弹性模量公式:线性弹性模量也是材料的刚度度量指标,用于描述材料在线弹性阶段的变形特性。
计算线性弹性模量(E)的公式为:E = (stress2 - stress1) / (strain2 - strain1)其中stress1和strain1为初始应力和应变,stress2和strain2为最终应力和应变。
4.泊松比公式:泊松比是一个描述材料在拉伸或压缩过程中沿着一维方向收缩或膨胀的程度的无量纲物理常数。
泊松比(v)的计算公式为:v = - (lateral strain) / (axial strain)其中lateral strain为横向应变,axial strain为轴向应变。
5.拉伸和压缩弹性模量公式:拉伸弹性模量(E)和压缩弹性模量(Ec)是描述材料在拉伸和压缩条件下的弹性变形能力的指标。
计算拉伸弹性模量的公式为:E = (stress2 - stress1) / (strain2 - strain1)计算压缩弹性模量的公式为:Ec = (stress2 - stress1) / (strain2 - strain1)其中stress1和strain1为初始应力和应变,stress2和strain2为最终应力和应变。
6.剪切模量公式:剪切模量用于描述材料在剪切应力作用下的抗剪切能力,是衡量材料的剪切刚度的指标。
材料力学公式总结
材料力学公式总结材料力学是研究材料在外力作用下的力学性质和行为的学科。
它的研究对象包括材料的强度、刚度、塑性变形、断裂等方面的性质。
材料力学公式是用来描述和计算材料力学性质的数学表达式。
下面是材料力学公式的总结。
1. 杨氏模量(Young's modulus):杨氏模量是衡量材料刚度的指标,表示材料在拉伸或压缩过程中的应力和应变之比。
杨氏模量的计算公式为:E=σ/ε其中,E为杨氏模量,σ为应力,ε为应变。
2. 泊松比(Poisson's ratio):泊松比是描述材料压缩应变时的纵向收缩和横向膨胀之间的比例关系。
泊松比的计算公式为:ν=-ε横向/ε纵向其中,ν为泊松比,ε横向为横向应变,ε纵向为纵向应变。
3. 斯特劳斯公式(Stress-Strain Curve):斯特劳斯公式描述了材料的应力和应变之间的关系。
在弹性阶段,应力和应变线性相关,即:σ=E*ε其中,σ为应力,E为杨氏模量,ε为应变。
4. 屈服强度(Yield Strength):屈服强度是材料在超过弹性极限后开始发生塑性变形的应力。
屈服强度一般用屈服点上的应力值表示。
5. 弹性极限(Elastic Limit):弹性极限是指材料在不发生塑性变形的最大应力值。
超过弹性极限后,材料将开始发生塑性变形。
6. 拉伸强度(Tensile Strength):拉伸强度是材料在拉伸过程中最大的抗拉应力,表示材料抵抗破坏的能力。
7. 断裂强度(Fracture Strength):断裂强度是材料发生破裂时所承受的应力。
它是材料在强度和脆性方面的一个重要指标。
8. 斯特劳斯硬化指数(Strain Hardening Exponent):斯特劳斯硬化指数描述了材料在塑性变形时硬度增加的速率。
该指数可以通过材料力学实验和测试获得。
9. 塑性应变(Plastic Strain):塑性应变是材料在超过弹性极限后发生塑性变形的应变量。
10. 线膨胀系数(Linear Expansion Coefficient):线膨胀系数描述了材料在温度变化下长度变化的比例关系。
材料力学常用基本公式
材料力学常用基本公式材料力学是研究材料在外力作用下的变形和破坏行为的学科。
在材料力学中,有一些常用的基本公式被广泛应用于力学分析和设计中。
以下是一些常用的基本公式:1. 应力(Stress)公式:应力是材料内部单位面积上的力。
常用的应力公式包括:- 正应力(Normal Stress)公式:σ = F/A,其中σ表示应力,F 表示作用力,A表示面积。
- 切应力(Shear Stress)公式:τ = F/A,其中τ表示切应力。
2. 应变(Strain)公式:应变是材料的形变量,用来描述材料的变形程度。
常用的应变公式包括:-线性应变公式:ε=(L-L0)/L0,其中ε表示应变,L表示受力前的长度,L0表示受力后的长度。
- 非线性应变公式:ε = ln(L/L0),其中ln表示自然对数。
3. 弹性模量(Young's Modulus)公式:弹性模量是描述材料在弹性变形范围内的刚性程度的量。
常用的弹性模量公式为:E=σ/ε,其中E表示弹性模量,σ表示应力,ε表示应变。
4. 剪切模量(Shear Modulus)公式:剪切模量是描述材料在剪切应力下的变形程度的量。
常用的剪切模量公式为:G=τ/ε,其中G表示剪切模量,τ表示切应力,ε表示剪切应变。
5. 泊松比(Poisson's Ratio)公式:泊松比是描述材料在拉伸或压缩过程中横向变形和纵向变形之间的比例关系的量。
常用的泊松比公式为:ν=-ε横向/ε纵向,其中ν表示泊松比,ε横向表示横向应变,ε纵向表示纵向应变。
6. 弹性能量(Elastic Energy)公式:弹性能量是材料在弹性变形过程中所具有的能量,可通过力和变形之间的关系求得。
常用的弹性能量公式为:U=(1/2)Fε,其中U表示弹性能量,F表示作用力,ε表示应变。
7. 延伸长度(Elongation)公式:延伸长度是材料拉伸变形后的长度增加量,可通过应变和长度之间的关系求得。
材料力学公式完全版
材料力学公式完全版材料力学是研究材料内部力学性能的一门学科。
它是工程学中的一个重要分支,广泛应用于机械、土木、航空航天等领域。
在材料力学中,有一些重要的公式和方程式,下面是材料力学公式的完全版,共包含了应力、应变、变形、强度和刚度等方面的内容。
1.应力方面应力(σ):表示单位面积上的内力。
常用的单位是Pa(帕斯卡)。
σ=F/A其中,F为受力,A为受力面积。
2.应变方面线性弹性应变(ε):表示材料由于受力而发生的形变。
ε=ΔL/L其中,ΔL为长度变化,L为初始长度。
3.变形方面胀缩变形(ΔL):表示材料由于受热导致的体积变化。
ΔL=α×L×ΔT其中,α为热膨胀系数,ΔT为温度变化。
4.应力-应变关系钢材的Hooke定律:描述材料的线性弹性行为。
σ=E×ε其中,E为弹性模量。
5.弯曲方面梁的弯曲应变(ε):表示材料在弯曲时发生的形变。
ε=M/(E×I)其中,M为弯矩,E为弹性模量,I为截面转动惯量。
6.胀缩方面热膨胀(ΔL):表示材料在受热时的线膨胀。
ΔL=α×L×ΔT其中,α为热膨胀系数,L为初始长度,ΔT为温度变化。
7.强度方面拉伸强度(σt):表示材料在拉伸过程中能承受的最大应力。
σt=F/A其中,F为拉伸力,A为受力面积。
8.刚度方面弹性模量(E):表示材料在受力后发生弹性变形的能力。
E=σ/ε其中,σ为应力,ε为应变。
9.复合材料方面拉伸强度(σt):表示复合材料在拉伸过程中能承受的最大应力。
σt=F/A其中,F为拉伸力,A为受力面积。
10.断裂方面断裂强度(σf):表示材料在断裂前能承受的最大应力。
σf=F/A其中,F为断裂力,A为受力面积。
11.龙骨方面龙骨截面面积(A):表示材料的截面面积。
A=b×h其中,b为龙骨宽度,h为龙骨高度。
12.塑性方面屈服强度(σy):表示材料开始产生塑性变形的最大应力。
σy=F/A其中,F为受力,A为受力面积。
材料力学公式大全
材料力学公式大全材料力学是研究材料在各种外力作用下产生的应变、应力、强度、刚度和稳定性的学科。
在工程设计和分析中,材料力学公式起着至关重要的作用。
下面为大家详细介绍一些常见的材料力学公式。
一、应力与应变1、正应力公式:轴向拉伸与压缩时,正应力$\sigma =\frac{F}{A}$,其中$F$ 是轴力,$A$ 是横截面面积。
圆轴扭转时,横截面上的切应力$\tau =\frac{T}{Ip}$,$T$ 是扭矩,$Ip$ 是极惯性矩。
2、线应变公式:轴向拉伸与压缩时,线应变$\epsilon =\frac{\Delta L}{L}$,$\Delta L$ 是长度的改变量,$L$ 是原长。
3、切应变公式:圆轴扭转时,切应变$\gamma =\frac{r\theta}{L}$,$r$ 是半径,$\theta$ 是扭转角,$L$ 是轴的长度。
二、胡克定律1、轴向拉伸与压缩时:$\sigma = E\epsilon$ ,其中$E$ 是弹性模量。
2、剪切胡克定律:$\tau = G\gamma$ ,$G$ 是剪切模量。
三、杆件的内力1、轴力$F_N$ :通过截面法求解,沿杆件轴线方向的内力。
2、扭矩$T$ :外力偶矩对杆件产生的内力。
3、剪力$F_Q$ 和弯矩$M$ :在梁的弯曲分析中,通过截面法求解。
四、梁的弯曲应力1、纯弯曲时的正应力:$\sigma =\frac{M y}{I_z}$,$y$ 是所求应力点到中性轴的距离,$I_z$ 是横截面对于中性轴的惯性矩。
2、横力弯曲时的正应力:需要考虑切应力的影响,进行修正。
五、梁的弯曲变形1、挠度$y$ 和转角$\theta$ 的计算公式:通过积分法或叠加法求解。
2、挠曲线近似微分方程:$EIz''= M(x)$。
六、组合变形1、拉(压)弯组合:分别计算拉伸(压缩)应力和弯曲应力,然后叠加。
2、弯扭组合:先计算弯曲应力和扭转切应力,然后根据强度理论进行强度校核。
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7 形量
ΔlT
= Δl
=
FRBl EA
⇒ αl ⋅ ΔT ⋅l
=
FRBl EA
⇒FRB = E⋅αl ⋅ΔT⋅ A⇒ σT (热应力)
=
FRB A
= αl ⋅ E ⋅ ΔT
P188 P188
附录 I:截面的几何性质
∫ 1
静矩
SZ =
ydA
A
2 形心
∫ yc =
A ydA = SZ
A
A
3
组合截 面形心
;
Wt
= πd3 16
空心圆轴: I p
=
π D4 32
(1−α 4 ) ;Wt
=
π D3 16
(1−α 4 )
圆 轴 5扭 转 角
等 截 面 圆 ϕ = Tl
轴
GI p
等截面薄 ϕ = Tl
壁圆管
2Gπ R03δ
式中:(1) GI p ---抗扭刚度;(2)
此式若长度单位用 mm,则 G
单位用 MPa
=
3T hδ 2
;ϕ
=
3Tl Ghδ 3
P75
开口薄壁杆 扭转切应力
τ max
=
3Tδ max
n
∑ hiδ
3 i
i =1
11
开口薄壁杆 扭转角
ϕ=
3Tl
n
∑ G
hiδ
3 i
i =1
式中: hi、δi ---狭长矩形长、
厚度。
P77
闭口薄壁杆 扭转切应力
τ max
=
T 2 A0δmin
12
闭口薄壁杆扭转 ϕ = Tl
G=
E (2 1+
μ)⇐
⎧ ⎪ ⎨ ⎪ ⎩
εx=ε y=0
γ
xy
=τ G
⎫⎪⎬⇒ε
⎪⎭
450
σ1=τ σ3=−τ
⎫⎪⎬⇒ε
⎪⎭
450
=
γ =−
xy
=
−
τ
...( a )
2 2G
1 E
(σ
3
−
μσ1
)=−
(1+μ
G
)τ
...(b)
式中:G --切变模量 E—弹性模量 μ--泊松比
杆件轴向拉 压应变能
Vε
3(1− 2μ )
--体积弹性模量;σ m
=
1 3
(σ
1
+σ2
+σ3)
---主应力平均值。
vε
=
1 2
σ
1ε1
+
1 2
σ
2ε
2
+
1 2
σ
3ε
3
应变能密度(弹 12 性比能)
=
1 2E
⎡⎣σ12
+ σ 22
+
σ
2 3
−
2μ
(σ1σ 2
+ σ 2σ3
+ σ3σ1 )⎤⎦
( ) = 1 2
σ xε x + σ yε y + σ zε z +τ xyγ xy +τ yzγ yz +τ zxγ zx
γ xy εx −εy
( ) ( ) εx
=1 Ε
σ x − μσ y
→ εα
=1 Ε
σα
μσ −
−(900 -α)
L P234
9
ε、γ、σ 间的
关系
γx
= τ xy G
→ τ xy
= G ⋅γ xy
=
E 2(1 +
μ
)
⋅
γ
xy
( ) σ x
=
Ε 1− μ2
ε x + με y
→
σ1
=
Ε 1− μ2
角、许用扭转角
GIt
[θ ] = T GIt
∫ 式中: It
=
4 A02 ds
→ (等厚薄壁圆杆)
=
4 A02 s
=
4Ω2δ S
δ
δ
其中:Ω ---所围截面的面积;S---沿截面中心线长度。 P80
第四章:弯曲应力
σ σ
= =
E ⋅ε My
=
Ey ⎫
ρ
⎪⎪ ⎬
⇒
⎪
1 弯曲正应力
IZ
⎪⎭
1=σ = M ; ρ Ey EIz
+εy 2
+
εx
−εy 2
cos 2α −
γx 2
sin 2α
7 应变
γα =
ε x − ε y sin 2α + γ x cos 2α
L
2
2
2
P233
8
最大/最小应 变、方向角
εmax = ± ε min
⎛εx ⎜ ⎝
−εy 2
⎞2 ⎟ ⎠
+
⎛ ⎜ ⎝
γ xy 2
⎞2 ⎟ ⎠
; tan 2α0
=
−
= vv + vd
-5-
材料力学公式汇总
体积改变能密 度
vv
=
1− 2ν 6E
(σ1
+σ2
+σ3 )2
形状改变能密 度
vd
= 1+ν 6E
⎡⎣(σ1
−σ 2 )2
+ (σ 2
−σ3 )2
+ (σ3
−
σ
1
)2
⎤ ⎦
P229
第一强度理论 (最大拉应力理论)
σ r1 = σ1 ≤ [σ ]
铸 铁 等 脆 性 P230
P116
2
最大弯曲正 应力
σ max
=
Mymax IZ
=M WZ
其中:WZ
=
IZ ymax
=
bh2 、π d3 、π D3(1−α 4) 6 32 32
应用条件:a、各向同性线弹性 材料;b、小变形。
P117
3
弯曲切应力
矩形:τ (y) =
3FS
(1 −
4y2 )
;
2bh h2
τ max
= τ (y=0) =
;
τ1 =ντ max
9
式中:τ max ---最大切应力,发
生在截面长边 h 的中点处;
τ1 ---短边 b 中点处切应力; αν ---与比值 h/b 有关的系数。
矩形截面轴扭转 ϕ = Tl = Tl
切角
GIt Gβ hb3
P74
狭长矩形截面轴
10
(当 h/b≥10 时, α、β≈⅓)
τ max
→ I yo = I y − Ab2
第三章:扭转
P327
1
功率与扭力矩的 转换
{ } M e N⋅M
{P} = 9549 {n} KW
{P}
=
159.2
KW
{n}
r / min
r/s
M e ×ω(rad / s) =
M
e
×
2π
×
n 60
=
1000P
P55
2
薄壁圆筒扭转切 τ = M e
应力
2π R02δ
=W
=
1 2
FΔl
=
FN2l 2EA
6
应变能密度 (单位体积
v = 1 σε = 1 Eε 2 = σ 2
22
2E
应变能)
⎛⎜⎝Q Δl
=
FN L EA
⎞ ⎟⎠
P23
单Байду номын сангаас:
J m3
;总应变能
∫ Vε = V vε dv
P23
杆 件 温 度 变 ΔlT = αl ⋅ ΔT ⋅ l
式中:αl 为材料线胀系数
第七章:应力和应变分析、强度理论
1 薄壁圆筒
纵截面应力(周向):σt =
pD 2δ
= σ1
横截面应力(轴向):σx
=
pD 4δ
=σ2
径向应力:
σr = − p ≈ 0 = σ3
P215
-4-
材料力学公式汇总
斜截面上的应
σα
=
σx
+σ y 2
+σx
−σ y 2
cos 2α
− τ xy
sin 2α
2力
∫ y xy =
xydA
A
P322 P323
-1-
材料力学公式汇总
圆形截面: Iz
=
Iy
=
1 2
Ip
=
πd4 64
矩形截面: Iz
=
bh3 12
∫ 5
惯性矩
Iz =
y2dA
A
空心截面:
Iz
=
π D4 64
(1−α 4 )
三角形:
Iz
=
bh3 36
6
平行移 轴定理
I y = I yo + Ab2
7 惯性矩和惯性轴的转轴公式
+τ xy2
=
± σ1 −σ3 2
= ±R
最大切应力 τ max 所
在 平 面 与 主 应 力 P220
6 应力圆方程
⎛ ⎜
σ
α
⎝
−
σx
+σ 2
y
⎞2 ⎟ ⎠
+τα2
=
⎛ ⎜
σ
x
⎝
−σ y 2
⎞2 ⎟ ⎠
+ τ xy2