材料力学课件第四版刘鸿文

材料力学课件第四版刘鸿文2023-2026ONEKEEPVIEWREPORTING目录CATALOGUE材料力学概述材料的基本性质杆件的基本变形应力分析与应变分析材料力学中的能量原理材料力学中的稳定性问题材料力学概述PART01材料力学是一门研究材料在外力作用下的行为、性能和失效机制的科学。材料力学主要关注材料在受到外力作用时的应力、应变、强度、刚度等性能参数，以及这些性能参数与材料内部微观结构之间的关系。材料力学的定义详细描述总结词总结词材料力学在工程设计和产品开发中具有至关重要的作用。详细描述在各种工程领域，如航空航天、机械、土木、化工等，都需要对材料在外力作用下的行为进行深入研究和准确预测。材料力学为这些领域提供了理论基础和实践指导，以确保工程结构的可靠性和安全性。材料力学的重要性总结词材料力学的发展历程可以追溯到古代，但真正意义上的材料力学研究始于18世纪。要点一要点二详细描述在古代，人们通过实践经验积累了一些关于材料性能的知识，如建筑结构的稳定性、金属工具的制造等。然而，真正意义上的材料力学研究始于18世纪，当时科学家开始系统地研究材料的力学性能，并建立了弹性力学、塑性力学等分支学科。随着科学技术的发展，材料力学不断与其他学科交叉融合，形成了许多新的研究方向和应用领域。材料力学的发展历程材料的基本性质PART0203弹性与塑性的应用在工程设计中，通常利用材料的弹性性质来抵抗外力，而利用塑性性质来实现材料的成形加工。01弹性材料在外力作用下发生变形，当外力去除后能恢复原来形状的性质。02塑性材料在外力作用下发生永久变形而不断裂的性质。弹性与塑性强度材料抵抗外力而不发生断裂的最大应力。韧性材料在冲击或振动荷载下抵抗断裂的性质。强度与韧性的应用在工程中，需要保证材料具有一定的强度和韧性，以确保结构的安全性和稳定性。强度与韧性当应力不超过某一限度时，应力和应变呈线性关系。线弹性非线性弹性应变硬化与软化应力-应变关系的应用当应力超过某一限度时，应力和应变不再呈线性关系。某些材料在达到屈服点后，其应力随应变增加而增加或减小。在工程中，通过测定材料的应力-应变关系，可以评估材料的力学性能，为结构设计提供依据。材料的应力-应变关系材料的破坏与失效的应用：在工程中，需要采取相应的措施来防止材料的破坏和失效，以确保结构的安全性和稳定性。环境因素引起的破坏：如腐蚀、蠕变等。疲劳破坏：材料在循环应力作用下发生的断裂。脆性破坏：材料在没有明显塑性变形的情况下突然断裂。韧性破坏：材料在发生较大塑性变形后断裂。材料的破坏与失效杆件的基本变形PART03描述杆件在拉伸和压缩下的行为和特点。当杆件受到拉伸或压缩时，其长度会发生变化，但横截面保持为平面且垂直于杆件轴线。在拉伸和压缩过程中，杆件内部会产生拉应力和压应力，这些应力的大小和方向取决于外力和杆件截面的几何特性。拉伸与压缩描述杆件在弯曲下的行为和特点。当杆件受到外力作用而使轴线发生弯曲时，杆件内部会产生弯曲应力。在纯弯曲状态下，横截面保持为平面且垂直于弯曲后的轴线。弯曲应力的大小和方向取决于外力矩和杆件截面的几何特性。弯曲描述杆件在剪切下的行为和特点。当杆件受到大小相等、方向相反且作用线平行于杆件轴线的外力时，杆件会发生剪切变形。剪切时，横截面保持为平面且垂直于剪切力作用线。剪切应力的大小和方向取决于剪切力的大小和杆件截面的几何特性。剪切描述杆件在扭转变形下的行为和特点。当杆件受到大小相等、方向相反且作用线垂直于杆件轴线的外力偶时，杆件会发生扭转变形。扭转变形时，杆件的横截面将发生旋转，同时产生剪切应力。剪切应力的大小和方向取决于外力偶的大小和杆件截面的几何特性。扭转变形VS描述杆件在组合变形下的行为和特点。在实际工程中，杆件往往同时受到多种外力的作用，从而发生组合变形。组合变形时，杆件可能同时发生拉伸或压缩、弯曲、剪切和扭转变形。分析组合变形需要考虑各种基本变形之间的相互影响和协调作用，以确定杆件内部的应力分布和变形情况。组合变形应力分析与应变分析PART0401总结词：应力的概念、分类02详细描述03应力是物体受到外力作用时，单位面积上所承受的附加压强。根据不同的分类标准，应力可以分为不同的类型，如正应力和剪应力，拉应力和压应力等。应力的概念与分类总结词：应变的定义、分类详细描述应变是描述物体形状和尺寸变化的物理量。根据不同的分类标准，应变可以分为不同的类型，如线应变和角应变，正应变和剪应变等。应变的概念与分类总结词：应力和应变的关系详细描述应力和应变之间存在一定的关系，这种关系可以用胡克定律来描述，即应力与应变之间成正比，比例系数为弹性模量。此外，在复杂应力状态下，应力和应变之间的关系可以用广义胡克定律来描述。应力和应变的关系总结词：应变能、应变余能的定义和计算方法应变能是指外力克服物体变形所需的能量，而应变余能是指外力未做功前，物体变形所储存的能量。这两种能量的计算方法是根据物体的应力和应变状态来确定的。详细描述应变能与应变余能材料力学中的能量原理PART05虚功原理虚功原理是材料力学中的基本原理之一，它表明一个系统在平衡状态下，外力所做的虚功总和为零。总结词虚功原理指出，当一个系统处于平衡状态时，外力所做的虚功总和为零。这里的“虚功”是指虚位移上的功，即在假设的位移下所做的功。这个原理在分析力学问题时非常有用，可以用来解决许多平衡和稳定性问题。详细描述总结词最小势能原理是材料力学中的一个重要原理，它表明一个弹性体的总势能达到最小值时，该弹性体处于平衡状态。详细描述最小势能原理指出，一个无外力作用的弹性体，其总势能达到最小值时，该弹性体处于平衡状态。这个原理在分析弹性体的变形和稳定性问题时非常有用，可以通过寻找最小势能状态来解决问题。最小势能原理总结词虚位移原理是材料力学中的一个基本原理，它表明在一个平衡系统中，虚位移所做的功的总和等于零。详细描述虚位移原理指出，在一个平衡系统中，虚位移所做的功的总和等于零。这里的“虚位移”是指在假设的位移下所做的功。这个原理可以用来解决许多静力学问题，特别是与刚体和弹性体的平衡和稳定性有关的问题。虚位移原理材料力学中的稳定性问题PART06稳定性问题是指研究结构在受到外力作用时，其平衡状态是否稳定的问题。如果结构在受到微小扰动后能够恢复其原始平衡状态，则称该结构是稳定的；反之，如果结构在受到微小扰动后发生持续的变形或振荡，则称该结构是不稳定的。根据不同的分类标准，稳定性问题可以分为多种类型。根据外力类型，可以分为静力稳定性和动力稳定性；根据扰动性质，可以分为线性稳定性和非线性稳定性；根据研究对象的尺度，可以分为宏观稳定性和微观稳定性等。稳定性问题的定义稳定性问题的分类稳定性问题的定义与分类静力法静力法是求解弹性稳定性问题的一种常用方法。该方法基于静力平衡方程和弹性力学的基本方程，通过求解偏微分方程或积分方程来得到结构的应力分布和位移场，进而判断结构的稳定性。能量法能量法是一种基于能量的稳定性分析方法。该方法通过计算结构的总势能或余能，结合变分原理和能量守恒定律，推导出结构的稳定性条件。能量法在处理一些复杂结构和非线性问题时具有优势。弹性稳定性问题的求解方法增量法是求解塑性稳定性问题的一种常用方法。该方法通过将塑性变形过程划分为一系列小的增量步长，并在每个增量步长上应用塑性力学的基本方程和流动法则，逐步逼近真实的塑性变形过程。增量法可以处理大变形和应力应变非线性问题，但计算过程较为复杂。增量法刚塑性有限元法是一种将刚体运动和塑性变形过程结合起来分析的方法。该方法将结构离散化为有限个单元，并在每个单元上应用刚塑性