材料力学绪论课件

材料力学绪论课件汇报人：小无名24CATALOGUE目录绪论材料的基本力学性能材料的变形与断裂材料的本构关系材料的失效分析与强度设计材料力学实验方法与技术01绪论材料力学的定义与任务定义材料力学是研究物体在外力作用下产生变形和破坏规律的学科，是固体力学的一个分支。任务揭示材料在复杂应力状态下的变形与破坏规律，为工程结构的设计提供理论依据和实验方法。材料的力学性能研究材料在不同温度、加载速率和应力状态下的力学性能，如弹性、塑性、蠕变、疲劳等。材料的破坏机理研究材料在应力作用下的破坏过程及破坏机理，如断裂、屈服、疲劳破坏等。材料的稳定性研究材料在长期使用过程中的性能稳定性和可靠性，如耐腐蚀性、耐磨损性等。材料力学的研究对象发展历史材料力学起源于古代建筑和军事工程中的经验积累，经历了从经验到理论、从宏观到微观的发展历程。现状随着计算机技术和实验手段的不断进步，材料力学的研究领域不断拓宽，研究方法不断创新，已经形成了较为完善的理论体系和研究方法。同时，随着新材料、新工艺的不断涌现，材料力学面临着新的挑战和机遇。材料力学的发展历史与现状02材料的基本力学性能材料在静载荷作用下抵抗破坏的能力。通常通过拉伸、压缩、弯曲等试验测定材料的强度指标，如抗拉强度、抗压强度等。强度材料在静载荷作用下发生永久变形而不破坏的能力。塑性好的材料可以承受较大的变形而不破裂，如低碳钢等。塑性强度与塑性材料抵抗局部变形的能力。硬度试验通常包括划痕、压痕、回跳等方法，用于表征材料的软硬程度。材料在冲击载荷作用下吸收能量并抵抗断裂的能力。韧性好的材料可以承受较大的冲击而不易断裂，如橡胶、塑料等。硬度与韧性韧性硬度疲劳材料在交变应力作用下发生的破坏现象。疲劳破坏通常表现为裂纹的萌生和扩展，最终导致材料的断裂。疲劳寿命是评价材料疲劳性能的重要指标。蠕变材料在长时间持续应力作用下发生的缓慢变形现象。蠕变通常发生在高温或应力集中的情况下，对材料的长期性能和使用寿命有重要影响。疲劳与蠕变03材料的变形与断裂弹性变形与塑性变形材料在受到外力作用时，发生可逆的形变，当外力去除后，材料能够完全恢复到原始形状。塑性变形材料在受到外力作用时，发生不可逆的形变，即使去除外力，材料也不能完全恢复到原始形状。弹性模量与塑性模量弹性模量反映材料抵抗弹性变形的能力，而塑性模量则反映材料在塑性变形阶段的应力-应变关系。弹性变形断裂类型根据断裂前材料发生的塑性变形量，可分为脆性断裂和韧性断裂。脆性断裂前几乎不产生塑性变形，而韧性断裂前则有明显的塑性变形。断口形貌脆性断裂的断口平齐、光滑，而韧性断裂的断口呈纤维状、粗糙。通过观察断口形貌可以推断材料的断裂性质。断裂类型与断口形貌位错是晶体中一种常见的缺陷，它会导致晶体发生塑性变形。位错的运动和增殖是晶体塑性变形的微观机制。位错理论材料中的裂纹在受到外力作用时会发生扩展，最终导致断裂。裂纹扩展的过程包括裂纹尖端的应力集中、裂纹扩展驱动力与阻力之间的竞争等。裂纹扩展反映材料抵抗裂纹扩展的能力，是评价材料断裂韧性的重要指标。提高材料的断裂韧性可以有效防止脆性断裂的发生。断裂韧性变形与断裂的微观机制04材料的本构关系应力定义单位面积上的内力，描述材料内部受力状态。应力-应变曲线通过实验获得，反映材料在不同应力下的应变响应。应变定义物体形状或尺寸的改变程度，描述材料变形状态。应力-应变关系描述材料在弹性阶段应力与应变之间的比例关系，反映材料抵抗弹性变形的能力。弹性模量描述材料在剪切应力作用下抵抗剪切变形的能力。剪切模量描述材料在单向拉伸或压缩时，横向收缩或膨胀的程度。泊松比弹性常数与刚度屈服准则流动法则强化规律塑性变形的本构关系判断材料开始进入塑性变形的条件，如Tresca准则和Mises准则。描述材料在塑性变形阶段应力与应变增量之间的关系，如Levy-Mises流动法则。描述材料在塑性变形过程中，随着变形量的增加，材料抵抗进一步变形的能力的变化规律，如等向强化、随动强化和混合强化等。05材料的失效分析与强度设计失效分析的方法与步骤观察失效现象收集失效件，观察失效部位及特征，如断裂、变形、磨损等。分析失效原因通过宏观和微观分析手段，确定失效原因，如过载、疲劳、腐蚀等。确定失效类型根据失效原因和特征，确定失效类型，如韧性断裂、脆性断裂、疲劳断裂等。提出改进措施针对失效原因和类型，提出相应的改进措施，如优化结构设计、改进材料性能、提高制造工艺等。强度设计的基本概念介绍强度、刚度、稳定性等基本概念及其在工程设计中的意义。强度设计原理阐述强度设计的基本原理，如最大拉应力理论、最大剪应力理论、畸变能理论等。强度设计方法介绍常用的强度设计方法，如许用应力法、极限状态法、可靠性设计等。强度设计实例分析通过实例分析，说明强度设计原理和方法在工程中的应用。强度设计原理与方法阐述安全系数的定义、作用及其在工程设计中的意义。安全系数的概念和意义安全系数的确定方法可靠性设计的概念和意义可靠性设计的方法与步骤介绍安全系数确定的方法，如经验法、试验法、分析法等。阐述可靠性设计的定义、作用及其在工程中的重要性。介绍可靠性设计的方法，如概率设计法、模糊可靠性设计等，并阐述其一般步骤和实施过程。安全系数与可靠性设计06材料力学实验方法与技术拉伸试验与压缩试验通过施加拉伸载荷，测量材料的应力-应变关系，研究材料的拉伸性能，如弹性模量、屈服强度、抗拉强度等。拉伸试验对试样施加压缩载荷，观察材料的压缩变形行为，获取材料的压缩性能参数，如压缩弹性模量、压缩屈服强度等。压缩试验VS通过三点弯曲或四点弯曲的方式对试样施加弯曲载荷，研究材料在弯曲过程中的应力分布和变形行为，获取材料的弯曲强度、弯曲模量等参数。扭转试验对试样施加扭转力矩，观察材料的扭转角度和扭矩关系，研究材料的扭转性能，如剪切模量、扭转强度等。弯曲试验弯曲试验与扭转试验采用不同硬度的压头对试样进行压入试验，测量压痕的对角线长度或深度，从而评定材料的硬度。常见的硬度