材料力学基本知识.pptx

演讲人：日期：材料力学基本知识

目录CONTENTS材料力学概述材料力学的基本概念材料的基本变形形式材料的破坏形式及判据材料力学的实验方法与技术材料力学的应用与发展趋势

01材料力学概述

定义材料力学是固体力学的一个分支，研究材料在各种外力作用下产生的应变、应力、强度、刚度、稳定和导致各种材料破坏的极限。研究对象材料力学的研究对象主要是棒状材料，如杆、梁、轴等。对于桁架结构的问题在结构力学中讨论，板壳结构的问题在弹性力学中讨论。定义与研究对象

安全生产保障掌握材料力学的基本原理和方法，有助于识别潜在的安全隐患，防止工程事故的发生。机械工程基础材料力学是机械工程和土木工程以及相关专业的重要基础课程，为学习后续的专业课程提供必要的力学基础。工程设计必备材料力学在工程设计中具有重要作用，能够帮助工程师合理选材、设计结构和进行强度校核等。材料力学的重要性

与其他力学的关系01理论力学研究物体的运动规律和力的作用原理，为材料力学提供理论基础和分析方法。结构力学研究结构在载荷作用下的平衡、稳定和强度问题，材料力学为结构力学提供材料性能的基本数据和计算方法。弹性力学研究材料在外力作用下的变形和应力分布规律，材料力学中的许多概念和理论都来源于弹性力学的研究成果。0203与理论力学的关系与结构力学的关系与弹性力学的关系

02材料力学的基本概念

物体受力后，单位面积上所受到的力称为应力。应力是描述材料受力状态的物理量，单位通常用帕斯卡（Pa）表示。应力物体在外力作用下产生的形状或尺寸的变化称为应变。应变是描述材料变形程度的物理量，无量纲。应变应力与应变

弹性模量弹性模量是描述材料弹性性质的物理量，表示在弹性范围内应力与应变的比例关系。弹性模量越大，材料的刚度越大。泊松比泊松比是描述材料横向变形与纵向变形之间关系的物理量。在弹性范围内，材料的横向应变与纵向应变之比的绝对值称为泊松比。弹性模量与泊松比

强度与刚度刚度刚度是指材料在受力时抵抗变形的能力。刚度的大小与材料的弹性模量有关，弹性模量越大，刚度越大。刚度是材料在使用过程中保持形状和尺寸稳定性的重要指标。强度强度是指材料在承受外力作用时抵抗破坏的能力。材料强度的大小通常用单位面积所能承受的最大力来表示，单位为帕斯卡（Pa）。

03材料的基本变形形式

破坏形式拉伸时，试样通常在达到抗拉强度后发生断裂；压缩时，试样可能发生失稳或塑性变形等破坏形式。定义与特点拉伸是指物体在外力作用下长度增加、截面面积减小的变形；压缩则是指物体在外力作用下长度减小、截面面积增大的变形。应力与应变在拉伸或压缩过程中，物体内部会产生正应力，应力大小与试样的截面积有关；同时，试样会发生相应的应变，应变是长度的相对变化量。拉伸与压缩

剪切与挤压定义与特点剪切是指物体在平行但相反的外力作用下，沿某一平面发生相对滑移的变形；挤压则是指物体在压力作用下，发生局部形状改变并伴随材料流动的变形。应力分析剪切应力是引起物体剪切变形的主要原因，其大小与剪切面积和剪切力有关；挤压应力则是由挤压面上的正压力引起的。破坏形式剪切破坏通常发生在材料的弱面上，如焊缝、接口等；挤压破坏则可能导致材料局部塑性变形或断裂。

扭转与弯曲的定义扭转是指物体绕其轴线旋转的变形；弯曲则是指物体在垂直于轴线方向的外力作用下发生的变形。扭转与弯曲应力状态分析扭转时，物体内部会产生切应力，切应力沿截面分布不均匀；弯曲时，物体内部会产生正应力和切应力，且正应力沿截面分布不均匀。破坏形式与强度计算扭转破坏通常发生在截面尺寸较小的部位，其强度计算需考虑材料的剪切强度；弯曲破坏则可能发生在最大正应力处或最大切应力处，其强度计算需考虑材料的抗拉强度和抗剪强度。

04材料的破坏形式及判据

脆性断裂与塑性流动脆性断裂指材料在应力作用下，未发生明显塑性变形即发生的断裂，通常发生在高强度或低韧性的材料中。塑性流动影响因素指材料在应力作用下发生塑性变形，并在不断变形的过程中最终断裂的现象，通常发生在韧性较好的材料中。材料的成分、组织、内部缺陷、加载速度、温度等因素均会影响材料的脆性断裂和塑性流动特性。

疲劳破坏指材料在反复交变应力作用下，逐渐发生损伤并最终导致断裂的现象，通常发生在承受周期性应力的结构中。蠕变影响因素疲劳破坏与蠕变指材料在高温和恒定应力作用下，随时间推移逐渐发生塑性变形的现象，通常发生在高温长时间受载的情况下。疲劳破坏和蠕变都与材料的微观结构、应力状态、温度、环境等因素密切相关。

基于材料力学的基本原理和实验数据，建立用于预测材料破坏的准则和数学模型，如最大正应力判据、最大剪应力判据、能量判据等。破坏判据破坏判据是工程结构设计和安全评估的重要依据，可用于确定材料的许用应力、评估结构的承载能力、优化结构设计等。同时，破坏判据也是新材料开发和研究的重要手段，为材料的性能改进和合