第二篇材料力學工程力學(靜力學與材料力學)第二篇材料力學工程力學(靜力學與材料力學)本章介紹材料力學的基礎知識、研究方法以及材料力學對于工程設計的重要意義。材料力學與理論力學在分析方法上不完全相同。材料力學的分析方法是在實驗基礎上，對于問題做一些科學的假定，將復雜的問題加以簡化，從而得到便于工程應用的理論成果與數學公式。材料力學主要研究變形體受力后發生的變形；研究由于變形而產生的附加內力；研究由此而產生的失效以及控制失效的準則。在此基礎上導出工程構件靜力學設計的基本方法。材料力學概述第二篇材料力學工程力學(靜力學與材料力學)第4章返回總目錄“材料力學”的研究內容桿件的受力與變形形式工程構件靜力學設計的主要內容關于材料的基本假定彈性體受力與變形特征

結論與討論材料力學的分析方法應力、應變及其相互關系第4章材料力學概述“材料力學”的研究內容

桿件的受力與變形形式工程構件靜力學設計的主要內容關于材料的基本假定彈性體受力與變形特征

結論與討論材料力學的分析方法應力、應變及其相互關系第4章材料力學概述“材料力學”的研究內容材料力學（strengthofmaterials）的研究內容分屬于兩個學科。第一個學科是固體力學(solidmechanics)，即研究物體在外力作用下的應力、變形和能量，統稱為應力分析（stressanalysis）。但是，材料力學所研究的僅限于桿、軸、梁等物體，其幾何特征是縱向尺寸（長度）遠大于橫向（橫截面）尺寸，這類物體統稱為桿或桿件（bars或rods）。大多數工程結構的構件或機器的零部件都可以簡化為桿件。以上兩方面的結合使材料力學成為工程設計（engineeringdesign）的重要組成部分，即設計出桿狀構件或零部件的合理形狀和尺寸，以保證它們具有足夠的強度（strength）、剛度（stiffness）和穩定性（stability）。

第二個學科是材料科學（materialsscience）中的材料的力學行為（behavioursofmaterials），即研究材料在外力和溫度作用下所表現出的力學性能（mechanicalproperties）和失效（failure）行為。但是，材料力學所研究的僅限于材料的宏觀力學行為，不涉及材料的微觀機理。材料力學（strengthofmaterials）的研究內容分屬于兩個學科。“材料力學”的研究內容 設計出桿狀構件或零部件的合理形狀和尺寸，以保證它們具有足夠的強度（strength）、剛度（stiffness）和穩定性（stability）。

材料力學主要研究變形體受力后發生的變形；研究由于變形而產生的附加內力；研究由此而產生的失效以及控制失效的準則。在此基礎上導出工程構件靜力學設計的基本方法。“材料力學”的研究內容

所謂強度是指構件受力后不發生破壞或不產生不可恢復的變形的能力；

所謂剛度是指構件受力后不發生超過工程允許的彈性變形的能力；

所謂穩定性是指構件在壓縮載荷的作用下，保持平衡形式不發生突然轉變的能力（例如細長直桿在軸向壓力作用下，當壓力超過一定數值時，在外界擾動下，直桿會突然從直線平衡形式轉變為彎曲的平衡形式）。“材料力學”的研究內容材料力學與工程設計密切相關。“材料力學”的研究內容樓高420.5m

共88層金茂大廈“材料力學”的研究內容金茂大廈中庭榮獲2001年“美國建筑師學會室內建筑獎”“材料力學”的研究內容“材料力學”的研究內容“材料力學”的研究內容“材料力學”的研究內容“材黑料力扣學”聞的研橫究內硬容橋面羅結構“材秋料力氣學”版的研鉆究內狗容橋面漸結構“材慰料力奪學”丑的研桶究內隊容纜索與立柱“材欲料力買學”突的研梁究內淘容舊金老山金鈔門大巾橋每嘗根主齡纜由27薪57搖2根鋼誰絲組四成“材掘料力悅學”多的研抗究內頁容強度斧是指蜂構件愉或零吼部件直具有晚的一脂種能棍力：斜在確財定的揚外力幟作用搶下，鼓不發界生破素裂或輩過量箱塑性革變形飄的能報力。“材氣料力炭學”恢的研管究內遙容剛度掘是指紋構件旱受力漢后不漆能發億生超榮過工傍程允掙許的團彈性滴變形挽的能六力。“材持料力笨學”烈的研講究內面容19蓬40年11月，齡華盛鳴頓州購的Ta密co枝ma踩N合ar也ro醫ws橋，厭由于芽橋面沙剛度液太差紙，在42英里/小時并（相想當于20脖m興/s）風速貌的作乳用下德，產違生“Ga濕ll陰op兄in叼gGe焦rt預ie”(馳振娃）。“材苗料力蛋學”攜的研介究內吐容機械御加工套用的圣鉆床骨的立北柱，獵如果基強度厭不夠每，就走會折襪斷(斷裂)或折紫彎(塑性秘變形)；如鏟果剛饞度不爬夠，延鉆床趙立柱默即使溫不發觀生斷賠裂或每者折作彎，堵也會探產生舟過大柏彈性荒變形閉（圖棵中虛定線所靈示為裹夸大掉的彈戚性變約形）俱，從叮而影穿響鉆士孔的陸精度兩，甚沈至產葡生振單動，慢影響跨鉆床廣的在傻役壽再命。“材矮料力梨學”辱的研慚究內詢容穩定被性是施指構惑件在品壓縮曾載荷臉的作標用下舌，保乓持平使衡形萌式不靈發生貸突然把轉變拾的能給力。“材死料力虹學”普的研表究內嶼容壓桿“材面料力秩學”晨的研溜究內充容“材花料力扯學”魯的研移究內滅容所謂蒸強度是指憐構件紅受力那后不眼發生難破壞糊或不鋪產生頌不可斃恢復陸的變具形的蠢能力妻；所謂粒剛度是指爆構件第受力卻后不慚發生哭超過奸工程歐允許于的彈疊性變漲形的送能力浴；所謂朱穩定于性是指根構件化在壓必縮載盲荷的鬼作用詠下，蛇保持蓬平衡汗形式月不發塌生突醫然轉友變的疏能力夕（例恒如細朗長直林桿在釘軸向過壓力競作用朵下，粱當壓也力超汁過一捐定數鐮值時長，在攔外界飯擾動欄下，殼直桿賴會突岡然從企直線吊平衡爽形式熔轉變滅為彎爪曲的探平衡肉形式危）。“材百料力再學”冒的研浸究內膛容“材搖料力克學”央的研邊究內派容桿件算的受顏力與蘋變形皺形式工程礎構件蜻靜力相學設達計的拼主要肢內容關于螺材料埋的基至本假階定彈性杜體受站力與之變形吼特征結論臭與討羅論材料槍力學育的分蓬析方蓮法應力備、應惕變及益其相疼互關線系第4章材料千力學永概述拉伸可或壓鋼縮（te跳ns舒io栽n慰or趟c也om彼pr錦es植si民on）桿件抄變形碑的基疊本形恩式當桿紫件兩福端承丹受沿禿軸線洪方向冊的拉齊力或頭壓力買載荷鞋時，微桿件鄙將產飲生軸狡向伸賓長或倍壓縮峽變形盈。剪切(s約he竿ar修in羅g)在平內行于睬桿橫英截面倘的兩另個相款距很攏近的墻平面紙內，搜方向懷相對夕地作像用著霜兩個盒橫向棋力，逗當這哨兩個粒力相舌互錯餅動并能保持論二者寄之間適的距愈離不對變時睡，桿福件將員產生超剪切釀變形泄。桿件肌變形仗的基碎本形目式扭轉(t撫or溜si壞on看)當作西用在壺桿件栽上的笑力組千成作自用在歷垂直蘇于桿借軸平共面內但的力冊偶Me時，望桿件羊將產伯生扭堪轉變夜形，艙即桿可件的苗橫截棟面繞微其軸塊相互鋪轉動掉。桿件蔽變形莖的基條本形嚇式彎曲(b越en沈d)當外及加力華偶M或外弊力作貸用于受與桿虛件垂培直的貿縱向份平面班內時鞠，桿達件將腹發生貞彎曲杏變形浴，其非軸線顏將變太成曲倉線。桿件薪變形葛的基休本形晝式彎曲(b顏en般d)當外掀加力悠偶M或外搜力作這用于腫與桿勾件垂篩直的漁縱向趕平面剩內時灑，桿揉件將耗發生顛彎曲濟變形失，其多軸線六將變間成曲啄線。桿件抓變形飛的基幼本形始式組合嘆受力(c調om笨pl譯ex建l昆oa膽ds憲a煮nd撥d蜜ef翅or耳ma皂ti為on眾)由基烈本受誤力形只式中樣的兩勞種或邁兩種傍以上爛共同亭形成模的受白力與公變形坦形式蒸即為戰組合表受力啟與變耽形針。桿件儲變形細的基換本形靠式“材射料力粒學”誓的研溝究內蘿容桿件示的受屢力與奔變形孕形式工程翼構件導靜力于學設駝計的吩主要徐內容關于刪材料堂的基綁本假冬定彈性恒體受倒力與幟變形們特征結論系與討銹論材料招力學伍的分域析方戴法應力婦、應既變及堪其相絲式互關讀系第4章材料踩力學有概述需要防進行花以下呆幾方蕉面的都工作絨：分析多并確懲定構拍件所敵受各瓶種外逃力的男大小療和方呀向。研究替在外睜力作奮用下判構件椅的內位部受訓力、企變形噴和失熔效的行規律院。提出擠保證互構件擴具有殼足夠繭強度吵、剛梅度和掀穩定植性的森設計攀準則陪與設群計方探法。工程纏構件洽靜力屠學設自計的卷主要筑內容工程戶構件蕩靜力宿學設反計的只主要錦內容第4章材料裂力學顫概述返回評首頁返回絮總目您錄為了痰完成麗常規錢的工尖程設鑒計任盼務，倉需要柔進行法以下狠幾方非面的托工作餡：分析揭并確雨定構殿件所糠受各棉種外押力的煙大小班和方捎向。研究朝在外麥力作毯用下傍構件松的內個部受夏力、隸變形陣和失陜效的突規律賣。提出槽保證炊構件拳具有快足夠觀強度沈、剛擁度和襯穩定汪性的稀設計截準則浮與設叫計方無法。材料吳力學靈課程僻就是漸講授啦完成不這些金工作支所必姓需的點基礎犬知識魔。工程迎構件巨靜力寶學設股計的映主要草內容“材癢料力風學”蓄的研夜究內迫容桿件篇的受醫力與卸變形吩形式工程斥構件付靜力上學設元計的險主要框內容關于海材料脫的基善本假闖定彈性修體受葬力與油變形斜特征結論陡與討閘論材料廢力學指的分掛析方圍法應力逢、應愁變及赴其相吃互關劫系第4章材料稍力學孩概述關于忌材料涼的基軍本假鑄定第4章材料顆力學小概述返回澇首頁返回掛總目標錄各向沉同性填與各販向異嗽性彈趴性體各向寨同性辣彈性雁體的鋪均勻螺連續惠性關于甚材料戴的基燥本假持定各向臨同性俗與各掀向異硬性彈持性體關于撿材料羊的基焦本假煎定各向永同性博與各功向異香性微觀走各向秀異性貓，宏豈觀各診向同版性；微觀跑各向夠異性箭，宏錦觀各襖向異掀性。關于毯材料仙的基疲本假匙定灰口獵鑄鐵雨的顯微嬌組織關于書材料蛇的基鵲本假祥定球墨卵鑄鐵薄的顯微緣瑞組織關于拘材料墾的基網本假爸定各向道同性丈與各段向異怪性微觀閉各向片異性頁，宏倦觀各站向同元性；關于段材料嚴的基等本假洞定普通吐鋼材扮的顯微枝組織關于行材料瓦的基烏本假肆定優質召鋼材咱的顯微販組織關于萬材料梯的基辯本假聞定高分肢子材什料微觀呢結構關于隊材料盼的基催本假睡定各向斬同性完彈性嗚體的礦均勻擾連續籠性關于栽材料賺的基狠本假耕定微觀籮不連姓續譯，宏余觀連副續籍。均勻廉連續濕問題關于穩材料恢的基肺本假府定球墨鑄鐵的顯微組織微觀逐不連浪續挪，宏章觀連突續蠟。關于抖材料認的基戀本假嗓定普通鋼材的顯微組織微觀六不連兔續蹦，宏參觀連正續街。關于農材料歷的基嚇本假任定“材掠料力桶學”叮的研墻究內聚容桿件選的受約力與諒變形等形式工程衡構件主靜力趕學設根計的凱主要嫩內容關于吩材料奇的基俗本假蘿定彈性匯體受喂力與胞變形猛特征結論敬與討指論材料率力學冊的分很析方吊法應力判、應厘變及涉其相鋪互關棉系第4章材料稅力學幣概述FN=FFFFFFFF彈性趕體受仿力與爭變形見特征M＝稱M0M0M0M0M0M0M0M0彈性異體受債力與么變形送特征作用在彈性體上的外力相互平衡內力與外力平衡；內力與內力平衡。F1F3F2Fn假想截面F1F2F3Fn分布內力彈性祖體受蜻力與歷變形議特征變舒形寄前變形主不協群調變形柔不協嬸調變形揀協調撇一致彈性咸體受羞力與后變形趟特征圖示階直桿AC胳B在兩丹端A、B處固育定。棕關于且其兩另端的艇約束呼力有初四種沒答案習。試漆分析夜哪一旬種答唱案最跌合理壺。例夫題1彈性利體受嗓力與抽變形菌特征ABFPl2lCFAFB第一訴，關留于變尋形體淚的概爬念根據僅平衡州，有基于比剛體洗模型猛，不攝可能征求出FA和FB。基于到彈性良體模寬型，得再應爽用變欄形協丈調的偏概念排，就授有可金能求蜂出FA和FB。變形楚協調星體現句為AB桿的即總變歌形量涉等于剝零，奧即這表像明，AC段桿球的伸鏈長量診必須駁等于CB段桿覆的縮浩短量趕，即彈性懇體受菠力與腥變形犬特征第二證，關夸于變裝形協哲調的掙概念FPABCFPABCFP在這續三種穿情形謙下，AB桿的愉總變營形量激都不芹等于截零，半即不抄滿足爭變形股協調吳的要傅求，絨所以版是不恩正確慘的。ABCFPFP/2FP/2FPABFPl2lCFAFB彈性觸體受秀力與溫變形扁特征ABFPl2lCFAFB第三睛，力煎與變爪形之劈燕間的壩物性父關系解的概爆念根據膝胡克堅定律腐，桿據的變孕形與筆作用娃在桿今上的婦力以棟及桿擱的長椒度成投正比驗，即代入驅平衡報方程彈性槳體受晶力與會變形蓄特征ABFPl2lCFAFB第四乓，平言衡和喝協調籃概念塊的進功一步綠深化有沒卻有可獲能使猶兩端肌的約雞束力菜相等恒？彈性筒體受凈力與安變形晴特征“材床料力兔學”頭的研溝究內觀容桿件怨的受岔力與欠變形日形式工程添構件挑靜力墊學設樣計的演主要惡內容關于哄材料獸的基連本假義定彈性仇體受忘力與吊變形擦特征結論佛與討上論材料劣力學粗的分辨析方子法應力圍、應捷變及衫其相閱互關蔥系第4章材料參力學住概述分析鄙構件帝受力參后發唉生的小變形院，以培及由醉于變紗形而瞧產生蘭的內兄力，久需要劣采用棕平衡另的方弄法。收但是溫，采行用平橋衡的屋方法蝴，只點能確足定橫異截面柏上內氧力的宏合力且，并給不能約確定冠橫截涉面上順各點胞內力酒的大身小。魂研究直構件底的強獅度、扣剛度飲與穩倡定性棗，不劇僅需察要確緣瑞定內行力的酒合力精，還凍需要魂知道洗內力垃的分統布。材料希力學帶的分蒼析方恨法內力正是不晉可見茫的，窯而變浪形卻露是可駁見的嘆，并公且各慣部分橡的變業形相魯互協堅調，鞭變形展通過沉物性膽關系逢與內杏力相國聯系從。所戴以，軟確定且內力幟的分奪布，曲除了禾考慮博平衡篩，還連需要壺考慮尋變形妥協調任與物核性關屋系。對于困工程耕構件哈，所愚能觀攏察到校的變寇形，枯只是狹構件毒外部垮表面餓的。嬸內部顛的變捕形狀蝴況，與必須慚根據掌所觀發察到天的表維面變霞形作辟一些豬合理抱的推娛測，肅這種題推測吼通常博也稱繭為假肯定。羅對于鴿桿狀鄰的構喚件，樓考察晉相距柴很近絡的兩挖個橫婆截面名之間屠微段紡的變技形，孝這種壯假定叼是不夫難作衫出的背。“材缺料力撥學”詢的研惡究內貿容桿件要的受那力與綠變形辦形式工程束構件排靜力盒學設弦計的鄙主要冷內容關于擦材料哄的基蜘本假教定彈性松體受欄力與拼變形淚特征結論權與討漲論材料吼力學夏的分殼析方沙法應力妙、應摧變及山其相漏互關隙系第4章材料輸力學莊概述應力——分布壞內力絡集度應力地與內黑力分皂量之六間的塌關系應變——各點啦變形巴程度汁的度已量應力育與應墳變之吹間的艙物性閉關系應力始、應亡變及乎其相典互關偽系應力宰、應籮變及犧其相歪互關踢系應力——分布鍛內力修集度一般拖情形莊下橫儉截面臺上的搜附加鹿分布可內力促，總驅可以僵分解兩為兩廁種：拌作用背線垂凳直于釀截面版的；蓄作用逮線位竊于橫民截面雪內的尚。分布倘內力禽在一雨點的帳集度瘦，稱企為應屆力(s涼tr波es由se集s)。作用乎線垂沉直于俱截面誦的應和力稱吩為正敬應力(n敢or停ma感l浩st你re填ss似)，用希詞臘字茄母表示固；作營用線約位于利截面暗內的加應力姓稱為害剪應冬力或灶剪應招力(sh他re件ar寒in顫gst殿re訪ss拉)，用希劉臘字訪母表示悠。應夢力的馬單位宜記號費為Pa或MP乖a，工程價上多吵用MP闊a。應力哲、應拆變及繡其相攻互關顫系分布例內力莫在一日點的正集度膛，稱箱為應在力(s膝tr踐es確se極s)。應力前、應膊變及堤其相鏟互關匠系應力—分布呢內力猛在一遲點的搜集度F1FnF3F2應力并、應帖變及社其相誤互關途系正應污力和訓剪應型力位于久截面功內的永應力招稱為“剪字應力孔”(S姑he騾ar熟in緒g談S溫tr谷es潑s)垂直樹于截會面的撐應力考稱為“正芽應力撒”(N定or忍ma肯l聯St技re課ss拖)應力企、應監變及陰其相隊互關謝系yxzΔAΔFQyΔFQzΔFNDFRFP1FP2應力竭、應鋪變及塔其相歪互關泊系在大弱多數兇情形霉下，批工程殃構件斜的內繡力并悠非均憐勻分刃布，隱集度齡的定烈義不銀僅準姻確而雹且重休要，偵因為湯“活破壞嘴”或語“槐失效勾”往梯往從魂內力鋪集度絨最大陪處開聾始。應力畢就是衫單位帽面積第上的崇內力?應力癢、應希變及征其相揭互關毯系應力誕與內信力分翼量之難間的禿關系應力偉、應診變及你其相葉互關詠系當外海力已扒知時毅，可其由平承衡方覆程求音得內蝴力分怕量——靜定制問題。當內駁力分速量已孕知時碑，只過能確怕定應鏡力與鴿相關憲內力溪分量獲之間列的關漸系，逐卻無止法求批得各凝點應吐力——靜不炎定問藏題。應力旱、應濾變及層其相降互關戲系FP1FP2yxz一般恩情形鏡下，藏應力飲與相頭應內趙力分讓量關片系如供下：dAσxMyFNxMz應力慈、應約變及梅其相薦互關攻系FP1FP2yxzdAτxyτxzMxFQyFQz應力石、應汗變及煮其相而互關宇系應變——各點挪變形豎程度渠的度到量應力該、應然變及遷其相御互關籠系線變榨形與碑剪切笑變形巡壽，這乳兩種足變形曬程度焦的度紫量分灣別稱免為“正池應變癥”(瀉No呼rm遵al挎S徒tr庫ai役n捎)和“剪挎應變棟”(S酬he顛ar泡in擾g蔥St府ra掩in佩),分別劉用和表示夸。正應副變與慢切應根變應力饅、應判變及倒其相陪互關境系問題：正應寇變是堂單位學長度抵的線嘉變形喬量？)(直角改變量bag+=xu+duxxdxxu應力戰、應勁變及坐其相孕互關辦系應力敏與應竟變之源間的視物性仗關系應力益、應紋變及躺其相素互關繼系胡克定律τγOσxεxO應力突、應坑變及態其相沉互關杜系“材洪料力投學”吧的研耳究內愚容桿件攜的受愚力與趙變形茄形式工程布構件殿靜力缸學設張計的猶主要島內容關于咳材料魂的基耀本假喜定彈性瞇體受桶力與