材料力学第一章绪论3

Mechanics of Materials材材 料料 力力 学学第第 一一 章章 绪绪 论论Chapter OneIntroduction材料力学材料力学 你身边的科学你身边的科学材料力学材料力学 你身边的科学你身边的科学材料力学材料力学 你身边的科学你身边的科学材料力学材料力学 你身边的科学你身边的科学材料力学材料力学 你身边的科学你身边的科学机械、结构等 受力如何？如何运动？如何变形？破坏？如何控制设计？其其 目的目的 是：是：了解工程系统的性态了解工程系统的性态并为其设计提供合理的规则并为其设计提供合理的规则 。工程力学工程力学 （或者应用力学）（或者应用力学） 是是 :将力学原理应用实际工程系统的科学将力学原理应用实际工程系统的科学 。性态规则回顾回顾力学是工程科学的基础受力如何？受力如何？ 如何运动？如何运动？理论力学、振动理论等，理论力学、振动理论等，研究对象为刚体；研究对象为刚体；基本方程是平衡方程、运动方程等。基本方程是平衡方程、运动方程等。如何变形？破坏？如何变形？破坏？材料力学、弹性力学、塑性力学等，材料力学、弹性力学、塑性力学等，研究对象为变形体；研究对象为变形体；基本方程是平衡方程、物理方程、几何方程等。基本方程是平衡方程、物理方程、几何方程等。本构方程强度设计的一般方法强度设计的一般方法：平衡方程平衡方程变形几何条件变形几何条件应力应变关系应力应变关系内内力力应应力力初步设计初步设计设计目标设计目标强强度度条条件件满满意意？结束结束YESNO 修改修改设计设计强强度度计计算算材料试验材料试验 极限应力极限应力 选取安全系数选取安全系数 许用应力许用应力控制设计：强度是最主要的控制指标。控制设计：强度是最主要的控制指标。研究对象是无缺陷变形体，研究对象是无缺陷变形体，研究目的是保证在最大载荷下有足够的强度。研究目的是保证在最大载荷下有足够的强度。有缺陷怎么办？有缺陷怎么办？研究含缺陷材料的强度研究含缺陷材料的强度 -断裂断裂多次载荷作用下如何破坏？多次载荷作用下如何破坏？研究多次使用载荷作用下的破坏研究多次使用载荷作用下的破坏-疲劳疲劳缺陷从何而来？缺陷从何而来？材料固有或使用中萌生材料固有或使用中萌生 -疲劳与断裂疲劳与断裂结构结构 /构件强度的控制参量是应力构件强度的控制参量是应力 。工作应力： 构件在可能受到的最大工作载荷作用下的应力。 ( 由力学分析计算得到由力学分析计算得到 )极限应力： ys 、 b 材料可以承受的强度指标。延性材料： ys ； 脆性材料： b( 通过材料力学性能的实验得到通过材料力学性能的实验得到 ) ys 延性材料b 脆性材料强度判据 ： ( 作用作用 抗力抗力 )结构或构件的工作应力 材料的极限应力举例 Patran,LS-Dyna,Ansys，Abaqus工程构件在外载荷作用下的变形模拟LS_DANA_simulationLS_DANA_simulationLY_DANA SimulationABAQUS_simulationABAQUS_simulationABAQUS_simulation高级材料试验及系统 (MTS)图 1 利用紧凑拉伸试件进行断裂韧性实验测定的 MTS809拉扭试验机Load CFramecoupon高级材料试验及系统 (MTS)拉伸实验 疲劳试验 断裂力学实验按静强度设计，满足 ，为什么还发生破坏？19世纪 30-40年代，英国铁路车